48000m3/h空分装置减负荷操作探讨

王新刚(内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气公司空分分厂， 内蒙古 赤峰 024000)

48000m3/h空分装置减负荷操作探讨

王新刚(内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气公司空分分厂， 内蒙古 赤峰 024000)

为降低48000m3/h空分设装置的氧气放散率,大唐克旗公司实施了空分装置的手动减负荷生产，本文介绍了手动快速减负荷操作的理论依据、操作过程及应注意的事项。

空分装置;手动减负荷;注意事项

1 前言

大唐克旗煤制气公司空分装置选用杭州杭氧KDON48000/80000成套空气分离设备，空分装置分三期滚动建设完成，每期二套。现将成四套投产两套，装置采用分子筛净化空气、空气增压、液氧内压缩流程，中压空气增压透平膨胀机制冷，精馏塔采用规整填料上塔、筛板式下塔、增效氩塔提氩工艺。空压机组选用德国曼透平设备，机组为一拖二结构形式，由一台蒸汽轮机驱动一台空压机和一台增压机。

在实际生产过程中，后续工艺气用氧量减少时氧气大量放散，使氧气放散率过高，造成大量浪费，对于这一情况，我们通常通常采用的方法是，根据后续工艺气化用氧总量变化，实施变手动减负荷调节。通过这种方法的实施，使气化配套的空分装置的氧气放散率得到了较大的下降并接近于零。我公司空分装置在设计生产负荷调节范围75%～105% 之间，在此范围内的工况可任意选择。

2 手动快速变工况的理论依据

手动快速变工况需要严格遵守物料平衡和冷量平衡的定律，更需在严谨的理论论证前提下得以实现。我公司48000m3/h空分装置在设计中就对空分装置各部位流体参数、精馏塔粗压塔物料组分和冷量分配经过严谨的计算，并计算出具体操作参数，为实际操作提供参考。在实际生产操作中，操作参数应在设计参数范围内，氧气氮气纯度才能保证，空分整体工况才能稳定。

现在以48000m3/h(A)工况减负荷至 36000m3/h(B)工况为例进行探讨。48000m3/h空分装置精馏塔采用全浸式式双层主冷和辅冷技术，在变工况的过程中，一定要保证上塔、下塔工况的稳定。根据精馏原理，手动快速减负荷工况的调整要保证上塔塔精馏段和提馏段的精馏工况不被破坏，而精馏工况正常的标志上塔、下塔的回流比(也就是上塔下塔阻力)不能比正常工况的设计值小的比较多。

3 手动快速减负荷的实施过程及注意事项

我们通过不断探索、实践和总结，已形成了一整套完整的手动快速变工况操作方法，且比空分装置原设计的变工况范围要大，装置生产负荷实际调整范围在70%～110%。在后续工艺气化用氧量由480003/h将至360003/h以下，氧气流量控制放空阀将有较大开度，在这种情况下，我们手动减负荷由 A工况转变为 B 工况，一方面减少了氧气放散量， 另一方面，增加了液氧的产量，满足外销，创造更大的经济效益。下面就以 A 工况转变至 B 工况为实例，介绍手动减负荷操作过程及注意事项。

(1)液氧泵操作：逐渐关小氧气流量控制阀(放空阀)，以每5分钟降低300m3/h速率。此过程中要缓慢降低氧泵频率，维持氧泵出口压力(4.8MP)稳定。此过程需要主要注意氧泵密封气与参考气压差变化，参考气与泄气压差变化，以免影响氧泵轴承密封气端温度。

(2)高压板式换热器操作：高压板翅式换热器返流高压液氧减少后，根据高压空气出高压板翅式换热器温度 TI15 的变化情况，逐渐关小高压液空节流阀的开度，使TI15 维持在设计值(-154℃左右)，这样就能使正流高压空气与返流高压氧气的相对比例维持在设计范围内。

(3)精馏塔操作：为了降低进塔空气量应逐渐关小液氮回流阀V11A/B开度。由于过冷换热器返流冷源氮气、污氮气减少后，根据液氮出过冷器温度 的变化情况逐渐关小液氮去上塔节流阀V3开度，根据污液氮出过冷器温度以及液空含氧量变化调节污液氮去上塔节流阀V2开度。此过程一定缓慢并与氧量降低频率同步，并注意上塔，下塔阻力变化情况(在设计值范围内)。

(4)粗压塔操作：由于减负荷操作，富压夜空量将较少，此时我们需要关小去粗压冷凝器液空阀门开度，以及关小粗氩气取出阀开度，以维持氩塔液位及阻力稳定。

(5)膨胀机操作：在进行减负荷操作后，主冷液位将会上升，，需要逐渐减小膨胀机运行负荷，从而减小主冷凝蒸发器液位上升速度。降低膨胀机运行负荷后，由于来自膨胀机增压端空气流量减小，会造成膨胀机机前温度降低，这时就需要密切注意高压板翅式换热器热端温差及出高压板翅式换热器正流高压空气进入下塔的温度。我们需要适当减小高压板翅式换热器返流污氮气流量，是膨胀端入口温度和高压板翅式换热器进入下塔的正流低压空气的温度稳定在设计范围，就能有效避免膨胀机入口温度下降的趋势，实现高压板翅式换热器与低压板翅式换热器的冷量平衡分配。

(6)低压板式换热器操作：由于进塔低压空气总量在逐渐减少，我们应该逐渐减少反流气体氮气、污氮气、压力氮气取出来量，以保证低压板式换热器换热良好温差在2℃以内。此过程应与氧量降低频率同步。氮气、氮气、污氮气、压力氮气减少比例应一至。

4 结束语

手动快速变工况的操作要做到快速、平稳地进行调节，减负荷操作要做到对氧气氮气产品的纯度无影响、对主塔氩塔工况无影响，这才是手动快速减负荷重中之重。48000m3/h空分装置手动快速减负荷的实施，对降低空分装置的氧气放散率、降低装置能耗、提高空分装置的综合经济效益有重大作用。

王新刚(1987- )，男，本科，助理工程师，主要从事大型空分生产工作。