一套空分装置原始开车存在问题及对策研究

李东方，杨 华

(河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司,河南 洛阳 471100)

32000Nm3/h空分装置是河南能源化工集团洛阳永龙能化有限公司年产20万吨乙二醇项目的配套项目，项目于2009年10月开工建设，空分装置于2013年10月开始单体试车，2014年6月产出合格产品实现稳定运行。试车期间出现多次问题，影响了装置的稳定运行，组织技术人员分析出现问题，制定了相关的技改措施，实现了空分装置的稳定运行，为后续装置运行提供了合格的产品。本文对试车中出现的问题和相关技改做了总结。

1 工艺流程

空分装置采用开封空分集团技术，为离心式空气压缩机、常温分子筛纯化、透平增压膨胀机、填料型上塔、全精馏无氢制氩、液氧(氮)泵增压的内压缩流程。为后续气化、净化、乙二醇装置提供合格的高压氧气、低压氧气、高压氮气、低压氮气、仪表空气、液氮,并生产部分液氧、液氮产品作为产品送往贮存系统等待销售。

2 装置开车过程中存在的问题及相应技改措施

2.1 汽轮机叶轮和静叶片锈蚀跳车

汽轮机于2010年订货，2013年10月开始汽轮机单试，试车时振动大于设计值，但未继续升高，厂家人员指导继续进行联动试车，两次联动试车汽轮机振动值仍高于设计值，在完成空压机组后续管线吹扫后，再次准备全系统试车时，汽轮机冲转时(2100转/分钟)因振动值高联锁报警停车，再次进行热启动时再次跳车，随后经厂家同意再次进行冷启动冲转，仍然因为振动值高跳车。于是联系检修单位进行汽轮机拆检，拆开后发现轴、叶轮、静叶片锈蚀较多，且级间密封部分损坏。

原因分析：因装置汽轮机订货较早，到安装试车时中间经历了将近3年，且汽轮机到货和安装时，因为天气潮湿和保护不到位的原因，产生锈蚀。在汽轮机单体试车后中抽管线内部以及汽轮机转子空间和凝汽器内存有少量水，湿的水蒸气会加剧了汽轮机轴、叶轮以及静叶片的腐蚀，致使汽轮机转子、隔板大量生锈，造成汽轮机停车检修。

技改措施：在现场真空液氮储槽空浴式气化器后引出一根φ25×3的不锈钢管，引至汽轮机中抽蒸汽管线疏水管线处，在连接前加一DN20截止阀和带颈对焊法兰连接，正常开车时阀前法兰加盲板，防止阀门内漏引起汽轮机真空下降和氮气泄露存在安全隐患；在汽轮机长期停车时，投用空浴式气化器，用干燥的氮气吹扫汽轮机转子以及静叶片等内部结构，干燥氮气吸收水蒸气并将其带出汽轮机，并且充入氮气还可以做保护气，减慢转子的电化学腐蚀速度，保护汽轮机转子、静叶片等内部结构。此项目存在一潜在风险：氮气从汽轮机高低压气缸迷宫密封处逸出，会造成压缩厂房内氮气含量升高，存在人员窒息的风险。

防范措施：在投用时打开压缩厂房窗户加强通风，并且巡检人员携带四合一分析仪随时检测氧含量是否合格，约4小时后，改为密封保护，停止氮气吹扫。如在开车不用时在阀前加盲板，防止阀门内漏引起汽轮机真空下降和氮气泄露存在安全隐患。

2.2 增压机振动测点断线跳车

本装置增压机径向振动测点VIA01163/01164，设计为一取一的联锁跳车，当断线时联锁跳车，在试车过程中两次出现断线，空压机组跳车。经过拆检，发现此测点出轴瓦处信号线孔边缘较为锋利，当与信号线摩擦时容易割断，对信号线孔周围进行轻微打磨，改为圆滑表面；在联锁设置方面与电仪中心沟通，采取两项变更：(1)将信号改为断线归零，报警而不跳车；(2)联锁由1取1更改为2取2，当断线后立即进行汇报分析，对连锁进行解除；(3)对传输线进行更换，由软线更换为更为耐磨的硬线。全部变更完成后，未再出现因断线引起的跳车。

2.2 汽轮机真空度周期性下降

联动试车后，当纯化系统投用后，发现汽轮机真空度周期性(每4小时)下降：从-0.07突然将至-0.04报警状态。

原因分析：经过分析与分子筛加热中压蒸汽投用周期相同，检查现场管线，原设计抽气器蒸汽管线与分子筛蒸汽加热器蒸汽管线在同一支管(DN200)上，当分子筛加热时中压蒸汽用量突然增大会造成中压蒸汽压力降低，影响抽气器抽真空效果，严重时将导致汽轮机停车。

技改措施：利用停车机会，将抽气器用蒸汽管线直接接到中压蒸汽母管(DN400)上，并将两者管口距离保持2m，减少分子筛加热投用时造成的蒸汽压力波动。改造后未再出现此类情形。

2.3 纯化系统加热器后低压蒸汽带水

分子筛加热阶段，利用低压蒸汽(1.7MPa)对再生气进行加热，冷凝液进入气液分离器，部分经分离后由分离器底部进入低低压蒸汽管网闪蒸(0.5 MPa)，其余则经过分离器底部疏水阀排放地沟。由于闪蒸不充分，导致部分冷凝液进入低低压蒸汽管线(0.5MPa)，影响循环水站汽轮机的运行。排放地沟的冷凝液无法回收，造成了一定的浪费且排放噪音较大。

技改措施：新增一闪蒸罐，将分离器底部的冷凝液接至闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸后的冷凝液在闪蒸罐内分离，蒸汽部分经顶部出口进入低低压蒸汽管网(0.5MPa)，底部冷凝液送至热电厂冷凝液回收。对新增冷凝液管道和低压蒸汽管道进行保温处理。

2.4 事故氮泵密封气温度低跳车

改造前事故氮泵密封气由仪表空气储罐提供，在装置紧急停车时，由于仪表空气漏点较高(设计-40℃，但停车时因用户突然增多，实际测量只有-20℃)，低温液体泵的密封气无法保证。在紧急停车后，需立即启动事故氮泵，由于仪表气中的水分在迷宫密封中析出、结霜，最终导致事故液氮泵因密封气温度低而多次跳车，严重影响了紧急状态下事故氮气的的紧急外供，造成气化装置氮气不够用存在较大安全隐患。

技改措施：由空浴式气化器后，外供阀前引出低压氮气作为事故液氮泵的备用密封气气源，在管线上加装DN10 PN1.0截止阀确保密封气气源切换、隔离，改造后事故氮泵未再因为密封气温度低而跳车。

2.5 空分液氮泵汽蚀严重

气化炉投煤后，空分高压液氮泵多次出现汽蚀现象，停泵加温重新预冷启泵才能够恢复，经常出现无备泵的情况，甚至出现两台泵都汽蚀的情况，严重影响系统的稳定运行。经过分析DCS运行趋势，发现气化使用高压氮气量不稳定，在700～5000Nm3/h范围波动。流量小时，电机输出的功率主要用于搅拌泵内的低温液体，使其温度上升，低温液体气化，造成汽蚀。并且外供放空阀为压力控制，无法及时放空不能及时调节流量。通过与后续气化系统协调，平衡高压氮气用量，并且将放空阀打开速度进行设置，并且改为流量控制，当气化用量低于4000NM3/h时放空阀快速打开，保证了液氮泵的外供流量稳定，改造后未再出现此类问题。

2.6 汽轮机中抽蒸汽外供波动

公司热电厂外供低低压蒸汽设计压力为0.8MPa至空分界区管网时为0.5～0.6MPa，而空分厂汽轮机中抽蒸汽的压力为0.5MPa，低低压蒸汽管网压力有时比空分外供压力还要高，造成空分汽轮机中抽蒸汽的外供量不稳定，汽轮机运行振动存在波动，不利于汽轮机的稳定运行。

技改措施：增加0.8MPa-0.5MPa的减压阀，将低低压蒸汽管网的压力降低至0.5MPa，并可通过PV37005进行调整，提高汽轮机中抽蒸汽的流量和稳定性。

3 结语

空分装置是整个系统中的关键一环，并且没有备用系统，对整个系统的安全稳定运行至关重要。通过对开车过程中的各项问题的分析和相应的技改，消除了安全隐患，实现了空分装置的安全稳定运行，为系统的安长周期稳定运行打下了基础。