曾祥文，高興東

(鄂爾多斯市國泰化工有限公司，內(nèi)蒙古 杭錦旗 017418)

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昊華國泰60 000Nm3/h空分試車運行總結(jié)

曾祥文，高興東

(鄂爾多斯市國泰化工有限公司，內(nèi)蒙古 杭錦旗 017418)

簡述了昊華國泰化工有限公司60 000 Nm3/h空分裝置的工藝流程和主要技術(shù)參數(shù)，詳細(xì)介紹了在空分裝置試車運行過程中出現(xiàn)的問題，以及采取的相應(yīng)處理措施，保證了空分裝置的安全、穩(wěn)定運行。

空分裝置；試車；處理措施

0 引 言

昊華國泰化工有限公司為40萬t甲醇裝置配套的60 000 m3/h空分裝置，是由杭州杭氧股份有限公司成套供貨。裝置配套西門子股份公司SST-600(HNK40/63)型汽輪機(jī)、STC-GV(160-7)型多軸一體式壓縮機(jī)，采用大型臥式分子篩變溫吸附、增壓透平膨脹機(jī)制冷、全精餾的內(nèi)壓縮流程，壓縮機(jī)組和空分裝置分別采用ITCC和DCS操作系統(tǒng)。

空分裝置于2015年4月27日成功試車出氧。在試車運行期間，裝置整體運行穩(wěn)定。但伴隨著試車也陸續(xù)出現(xiàn)了一些問題?，F(xiàn)將試車出現(xiàn)的問題及采取的措施總結(jié)如下，供同行們借鑒、參考。

1 空分工藝流程

1.1 工藝流程簡述

原料空氣經(jīng)自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機(jī)械雜質(zhì)后，進(jìn)入離心式空壓機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到約0.62 MPa(A)，然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。

經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入分子篩純化器，空氣中的水、碳?xì)浠衔锖投趸急晃絻艋?。凈化后的空氣分成三股。一股作為壓縮空氣和儀表空氣供給用戶。一股空氣進(jìn)入低壓板式換熱器，被返流污氮氣冷卻后直接進(jìn)入下塔。另一股空氣去增壓空壓機(jī)，這股空氣分成兩部分：一部分空氣經(jīng)增壓空壓機(jī)第一級葉輪增壓后抽出作為儀表空氣。一部分空氣經(jīng)增壓空壓機(jī)增壓后分成兩股，一股進(jìn)入膨脹機(jī)的增壓機(jī)中增壓，然后被冷卻器冷卻至常溫后進(jìn)入高壓板式換熱器，用來與液氧換熱，再節(jié)流后進(jìn)入下塔。另一股進(jìn)入高壓板式換熱器，在高壓板式換熱器中部抽出進(jìn)入膨脹機(jī)去膨脹，膨脹后的空氣進(jìn)入氣液分離器，氣體送入下塔，液空經(jīng)過冷卻后節(jié)流進(jìn)入上塔。

空氣經(jīng)下塔初步精餾后，獲得液空、純液氮和污液氮，并經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上塔。經(jīng)上塔進(jìn)一步精餾后，在主冷底部獲得液氧，大部分經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入氧氣管網(wǎng)。在主冷底部獲得的液氧經(jīng)過冷器過冷后作為產(chǎn)品進(jìn)入貯槽。

從下塔頂部引出壓力氮進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱。又在主冷氮側(cè)抽出液氮經(jīng)過冷器過冷后作為產(chǎn)品進(jìn)入貯槽。

從上塔頂部引出的低壓氮氣經(jīng)過冷器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱，一部分進(jìn)入水冷塔給水進(jìn)行降溫，多余的放空。從上塔上部引出污氮氣經(jīng)過冷器和低壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮氣去水冷塔。

從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入增效氬塔，氬餾份經(jīng)增效氬塔精餾得到粗氬氣，粗氬氣經(jīng)低壓板式換熱器復(fù)熱后出冷箱，經(jīng)污氮氣管進(jìn)水冷塔。

1.2 工藝流程圖(見圖1)

1.X8611自潔式過濾器；2.C8601空壓機(jī)；3.C8602增壓機(jī)；4.K8601汽輪機(jī)；5.T8701空冷塔；6.T8702水冷塔；7.V8701A/B分子篩純化器；8.E8701蒸汽加熱器；9.TC8841膨脹增壓機(jī)；10.ET8841膨脹機(jī)；11.E8802A/B/C高壓板式換熱器；12.E8801A/B/C/D/E/F/G/H 低壓板式換熱器；13.V8801氣液分離器；14.E8803A/B過冷器；15.E8805主冷凝蒸發(fā)器；16.T8801下塔；17.T8802上塔；18.T8871增效塔；19.E8871增效塔冷凝器；20.P8861A/B高壓液氧泵；21.X8801消音塔。

圖1 昊華國泰 60 000 Nm3/h空分裝置流程示意圖

Fig.1 Haohua cathay 60 000 Nm3/h air separation unit flow diagram

2 主要技術(shù)參數(shù)

表1 KDON-60000/20000型空分設(shè)備技術(shù)參數(shù)

3 試車出現(xiàn)的問題及處理措施

3.1 增加增壓機(jī)入口補(bǔ)氣管線

由于空壓機(jī)和增壓機(jī)為多軸一體壓縮機(jī)，在空壓機(jī)啟動時增壓機(jī)也同時運行，因此需要提前對增壓機(jī)進(jìn)行補(bǔ)氣才能保證增壓機(jī)運行(有增壓機(jī)入口壓力低啟動聯(lián)鎖)。由于存在設(shè)計漏項，裝置并未設(shè)計補(bǔ)氣管。在與現(xiàn)場設(shè)計溝通后，增加了DN50補(bǔ)氣管線到增壓機(jī)入口，保證了機(jī)組正常試車。

3.2 油洗一直不合格問題

在油洗接近尾聲時，油系統(tǒng)管道都已經(jīng)沖洗合格。然而油過濾器安裝上濾芯后再次進(jìn)行油洗時，發(fā)現(xiàn)回油管路安裝的油濾網(wǎng)上出現(xiàn)了很多絨毛。再經(jīng)過更換多個新油濾芯后，仍不能解決這一問題，這給原本可及早結(jié)束的油洗工作又帶來了難題。

在經(jīng)過請教多方專家后，確定回油濾網(wǎng)上的絨毛是在油洗過程中，由于潤滑油流速過快，在油濾器處產(chǎn)生的靜電將油濾芯濾布打碎產(chǎn)生的。在經(jīng)廠家更換了防靜電油濾芯后，問題得到了解決。

3.3 疏水泵不打量問題

在汽輪機(jī)單機(jī)試車過程中，疏水泵經(jīng)常出現(xiàn)不打量問題，不時造成熱井液位波動，威脅著汽輪機(jī)穩(wěn)定運行。

再經(jīng)多次對輸水泵操作優(yōu)化、對泵出口管道疏通檢查以及對泵進(jìn)口管線真空排查后仍不能解決。之后將疏水泵返回制造廠對葉輪進(jìn)行重新測算改造后恢復(fù)了正常。

3.4 壓縮機(jī)組聯(lián)動試車時跳車問題

西門子壓縮機(jī)組第一次聯(lián)動試車時，由于未能對汽輪機(jī)升速階段時間和蒸汽量進(jìn)行正確評估，在機(jī)組從低速暖機(jī)轉(zhuǎn)速2 080 r/min爬升到6 182 r/min高速暖機(jī)轉(zhuǎn)速過程中，機(jī)組爬升速率非?？欤麄€過程只需要約4min50s，機(jī)組升速率約為850 r/min。在這么短的時間里，汽輪機(jī)需要的高壓蒸汽從20 t/h會增加到100 t/h左右。由于未能與供汽單位提前溝通，供汽單位未能做到這么短時間內(nèi)100 t/h的蒸汽供應(yīng)，因此第一次機(jī)組聯(lián)動試車由于蒸汽供應(yīng)不足而失敗。

在召開分析會后，空分車間與供汽單位進(jìn)行了充分溝通。要求每次開車前雙方要確定機(jī)組大概升速時間及所需蒸汽量等信息，確保了空分今后機(jī)組開車前高壓蒸汽的充足準(zhǔn)備。

3.5 改造上塔低壓氮氣、污氮氣吹除管線

由于設(shè)計未考慮周全，上塔低壓氮氣、污氮氣吹除口安裝在冷箱、氧閥室和在線分析室三個建筑之間的“U”形區(qū)域處。當(dāng)操作異常出現(xiàn)上塔壓力高時，需要在此處進(jìn)行人工開閥門泄壓。此時，人工開閥附近區(qū)域氧含量很低，極易引起人員窒息事故。

為防止上塔泄壓時此區(qū)域氮氣富集，引起人員窒息事故，將低壓氮氣、污氮氣排放口進(jìn)行了改造。通過增加管道將上塔吹除排放口引到冷箱北側(cè)開闊地帶，并且設(shè)置了高空排放。

3.6 工藝凝液管線改造

由于空分工藝凝液排放管線與全廠其他界區(qū)工藝凝液排放管線共用一根總回水管，在其他界區(qū)排放工藝凝液時，空分工藝凝液不能正常送出，嚴(yán)重影響了分子篩加熱器的運行。多次排查后仍不能解決問題，之后的一段時間，只能就地排放大量工藝凝液確保蒸汽加熱器運行。

在與設(shè)計溝通，增加了空分單獨工藝凝液回水管線，解決了這一問題。

3.7 增效塔不能正常投用問題

空分冷箱裝砂后精餾第一次開車時，上塔、下塔和主冷都已經(jīng)正常積液，唯獨增效氬塔冷凝器沒有積液。在開大冷凝器液空管線氣提閥后很長時間仍沒有變化。最初懷疑可能是汽提閥故障未打開造成的，在拆開汽提閥閥后法蘭進(jìn)行開閥測試，有氣體出來，確定氣提閥門正常。此時無意中稍開了粗氬冷凝器液空進(jìn)液閥，此法蘭處有低溫液體從塔內(nèi)噴出，隨即確定汽提閥閥后止回閥裝反。之后利用停車機(jī)會，將止回閥切割后調(diào)整重新焊接。再次開車后，打開汽提閥增效塔冷凝器開始積液運行正常。見圖2。

圖2 粗氬冷凝器液空管線及氣提管線圖

3.8 改造液氧泵密封氣

高壓液氧泵密封氣設(shè)計為0.7 MPa儀表空氣，當(dāng)空分裝置跳車時，0.7 MPa儀表空氣改由螺桿壓縮機(jī)供應(yīng)。由于螺桿壓縮機(jī)提供的儀表氣露點較高，極易出現(xiàn)液氧泵密封凍堵而造成泵體漏液問題。這給氧泵后期處理和液氧泵恢復(fù)開車造成很大麻煩。

為解決這一問題，決定將高壓液氧泵密封氣改造為氮氣。從50 m3氮氣儲罐引出一股中壓氮氣(3.2 MPa)，經(jīng)減壓后到0.7 MPa后作為液氧泵密封。由于氮氣儲罐一直保持滿壓狀態(tài)，可一直保證氧泵干燥密封氣的供應(yīng)，從而徹底解決裝置停車時液氧泵密封凍堵而造成泵體漏液問題。見圖3。

圖3 液氧泵密封氣改造圖

3.9 液氮貯槽純度一直不合格問題

試車后，空分精餾塔產(chǎn)出的液氧、液氮質(zhì)量達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。然而在液氮貯槽積起液位后，液氮貯槽液體純度分析卻一直不合格。貯槽內(nèi)液氮含氧量逐漸達(dá)到600×10-6左右，并且一直還有上漲趨勢。

經(jīng)過多次分析查找原因，猜測可能是后備液氮離心泵密封氣(儀表空氣)通過與液氮貯槽相連的入口管道進(jìn)入液氮貯槽造成的液氮貯槽污染。將液氮泵密封氣由儀表空氣設(shè)計改為0.45 MPa氮氣后，貯槽液氮液體純度逐漸好轉(zhuǎn)，由此證明當(dāng)時猜測是正確的。在經(jīng)過多次置換后，液氮貯槽中液氮最終達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)。

3.10 液氧泵出口閥裝反問題

在液氧泵試車一段時間后準(zhǔn)備清理一下氧泵入

口過濾網(wǎng)。正常切換到另一臺氧泵運行后，停止這臺氧泵運行并進(jìn)行排液。但經(jīng)過很長時間之后，發(fā)現(xiàn)此泵低溫液體一直排不完。初步斷定是氧泵進(jìn)口或出口閥門關(guān)不嚴(yán)造成的，但不能判斷是哪個閥門問題。但不論哪個閥門內(nèi)漏，都將使氧泵不能正常加溫檢修。

通過對閥門結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并多次與閥門廠家進(jìn)行溝通，發(fā)現(xiàn)是液氧泵出口閥裝反問題。當(dāng)出口閥門裝反時，閥門背壓較高，使閥門密封效果大大下降。這時，正常運行的氧泵送出的液氧通過此泵出口閥回流到泵中，造成此泵低溫液體一直排不完。

在大修時將兩臺氧泵出口閥切割后反向安裝，解決一臺氧泵運行另一臺氧泵不能切換檢修這一問題，保證備用液氧泵正常檢修、備車。

3.11 汽提閥位置設(shè)計不合理

由于精餾塔設(shè)計較高，精餾系統(tǒng)開車時需要打開液空、液氮、污液氮氣提閥才能正常運行。當(dāng)裝置遇到緊急停車時，為防止外界氣體通過氣提閥進(jìn)入上塔，造成上塔超壓事故，需立即手動關(guān)閉氣提閥。但是，由于氣提閥安裝位置太高，給人工快速關(guān)閉造成很大困難。

通過更改設(shè)計，通過增加管道改造，將汽提閥安裝到易操作的地面處，徹底解決了這一問題。

4 總 結(jié)

從一年多來試車情況來看，杭氧的這套6萬空分裝置，配置較高，整體運行比較穩(wěn)定。雖然在試車過程中出現(xiàn)了上述一些問題，但并未影響裝置的整體試車進(jìn)度及安全穩(wěn)定運行。同時，通過上述試車出現(xiàn)問題的逐一解決及改造，使裝置得到了進(jìn)一步優(yōu)化，運行更加優(yōu)質(zhì)、安全和穩(wěn)定。

Summary on the 60 000 Nm3/h Air Separation Unit Commissioning at Haohua Guotai

ZENG Xiangwen，GAO Xingdong

(Ordos City Guotai Chemical Co., Ltd., Hangjinqi 017418,China)

Describes the process and the main technical parameters of the Haohua Guotai Chemical Co., Ltd. 60 000 m3/h air separation unit, detailing the in air separation unit test problems appeared in the process of operation, and take corresponding measures, to ensure the device safe and stable operation.

air separation unit；commissioning；treatment measures

2016-06-11

TQ116.11

A

1007-7804(2016)05-0022-04

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.05.007

曾祥文(1980)，男，工程師，2003年畢業(yè)于山東科技大學(xué)，現(xiàn)為鄂爾多斯市國泰化工有限公司空分車間副主任。E-mail：ykghzxw@126.com