大型空分单套空压机对两套空分吹扫技术研究及优化

郭涛 郑晓姣

摘 要：空分装置经过长期运转，在分馏塔系统的低温容器和管道内可能产生冰、干冰、碳氢化合物等沉积物，致使装置阻力逐步增大，能耗增加，影响产品的纯度和产量。

关键词：空分;堵塞;优化;产量

贵州桐梓化工有限责任公司拥有两套KDON-43000/ 42500型空分装置，主要供应水煤气化、合成氨所需高纯度氮气（<10ppmO2），在精馏塔的上塔底部获得了高纯度的液氧（>99.6%O2），以及全公司仪表气、公用工程吹扫置换用气。

1 工艺特性、原理

空气主要由氧和氮组成，在气体状态，它们是均匀地混合在一起的。空气中除氧、氮外，尚有氩、氖、氦、氪、氙等气体，空气中还含有少量的水份、二氧化碳、乙炔等气体，这些杂质气体，虽然数量不多，但危害不小，水份、二氧化碳在空气液化前最先冻结成固体颗粒，在空分装置内会堵塞阀门、管道及塔板的筛孔，还会磨损机器，影响传热，使空分装置不能正常运转。乙炔则是引起空分装置爆炸事故的主要原因之一。

空分装置经过长期运转，在分馏塔系统的低温容器和管道内可能产生冰、干冰、碳氢化合物等沉积物，致使装置阻力逐步增大，能耗增加，影响产品的纯度和产量。

装置在运转过程中如果换热器和精馏塔的阻力增加或透平膨脹机进口压力下降，转速急剧下降，应提前对分馏进行加温解冻，或对透平膨胀机进行局部加温。发生这种情况往往与操作维护不当有关。

为此，在空分装置的运行中必须引起高度的重视，在每次开车之前必须对整个系统进行吹除。每当装置运行一个周期后，一般应对分馏塔系统进行全面的加温解冻，以除去这些沉积物。

装置的加温气源为经分子筛纯化器纯化后的常温干燥空气，加温的原则是由上往下，由里往外，尽量做到装置各部份温度缓慢均匀回升，避免因温升过快，产生大的温差，进而产生大的热应力，以致损坏设备或管道。加温时，所有仪表检测管线也须同时加温、吹除。

2 主要工艺

加工空气量：

进装置流量：231000Nm3/h（101.3kPaA、0℃，干空气）

进分馏塔流量：224000Nm3/h

进分馏塔压力及温度：

低压：～0.5MPa（G）23℃

中压：～2.7MPa（G）40℃

高压：～7.2MPa（G）40℃

运转周期（二次大加温间隔时间）：二年以上

装置加温解冻时间：～24h

装置起动时间（从膨胀机启动到氧气纯度达到指标）：～36h

装置操作弹性：75～105%

空分装置的冷量主要是来自于高压空气的绝热膨胀，从而使空气的压力、焓都降低，从而达到降温的效果。来自纯化系统的空气分二路，一路经低压换热器进入下塔;另一路进入增压系统，从增压系统出来又分两路一路增压-2.5MPa，然后经膨胀增压机增压至4.0MPa，再经高压换热器换热后进膨胀机降压后进入下塔参与精馏。经过精馏，最终在下塔顶部得到纯氮气（<10ppmO2），在上塔底部得到纯的液氧（99.6%O2），液氧再经高压板翅式换热器与增压机过来的高、中压空气换热，变成20℃的气氧，然后送至下游工段。

3 技术改造原因

①在空分装置长期运行过程中每次大修后都需要彻底复热，时间比较长，复热吹扫空气量少（根据川空提供的技术规范，空分复热吹扫气量为80000-85000Nm3/h）;

②空压机在最低运行工况4100rpm时，出口空气量在190000Nm3/h以上;

③单套空分复热吹扫时，空压机剩余气量50000Nm3/h左右通过防喘振阀BV70601A/B放空，放空阀开度在45%左右;

④放空阀振动高，易导致阀门定位器出现故障;

⑤空分开车时间主要取决于吹扫时间的长短，经过近几年统计，大修后开车复热吹扫时间：停车后不复热，大修开车复热吹扫时间30h以上;停车后复热合格，大修开车复热吹扫时间在16h以上。

4 改造流程

为了解决大修后开车时空压机防喘振阀开度过大，阀振动高，另外一套空分复热吹扫空气量过小，吹扫复热时间长，回收空压机放空气量。现作如下技改：通过A/B套空分分子筛之后管道连接，开车时用一套空压机对两套空分进行复热吹扫。

A/B套空分经过之前的技改后，可以通过工厂空气管道相互连通，工厂空气管道直径为125mm，大修后开车复热吹扫时，需要保证工厂空气管网压力，给另外一套提供的复热吹扫空气只有几千标方。无法满足另一套系统正常吹扫。

经过讨论和技术论证，现将两套空分系统纯化器出口管道进行改造，增加DN300连通管道，截断阀两道，中间加排放导淋，具体流程如图。

经过改造后，可以在单套空压机开车时，节约汽、电耗的同时缩短两套空分开车时间。

作者简介：

郭涛（1986- ），男，助理工程师，贵州赤天化桐梓化工有限责任公司气化空分车间技术员。