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維持空分系統(tǒng)氧負(fù)荷的技術(shù)改造

郭曉剛

(河南能源集團(tuán)中原大化公司河南濮陽457000)

河南中原大化集團(tuán)有限責(zé)任公司煤制甲醇裝置配套空分系統(tǒng)產(chǎn)氧氣52 000 m3/h(標(biāo)態(tài))、氮氣61 100 m3/h(標(biāo)態(tài))、儀表空氣8 000 m3/h(標(biāo)態(tài))。氧氣作為煤氣化劑提供給殼牌氣化裝置，氮氣作為惰性氣體輸送給氣化、甲醇等裝置，氬氣為副產(chǎn)品，儀表空氣分為儀表閥門用空氣(儀表風(fēng))和工廠其余設(shè)備使用空氣(工廠風(fēng))?？諝鈮嚎s機設(shè)計打氣量279 000 m3/h(標(biāo)態(tài))。

1 空分系統(tǒng)氧負(fù)荷低的原因

2013年，氣化爐負(fù)荷提至100%同時外送氧氣，總用氧量接近設(shè)計產(chǎn)量，空氣壓縮機在同樣的轉(zhuǎn)速下，空氣量約為269 000 m3/h(標(biāo)態(tài))，比設(shè)計值少約10 000 m3/h(標(biāo)態(tài))?？諝鈮嚎s機因設(shè)計問題，軸承箱振值較大，為保證機組安全穩(wěn)定運行，規(guī)定了夏季最高工作轉(zhuǎn)速。

進(jìn)入2014年夏季以來，空氣壓縮機打氣量僅259 000 m3/h(標(biāo)態(tài))。根據(jù)物料守恒定律，加工1 m3(標(biāo)態(tài))空氣理論上最多能產(chǎn)生0.209 m3(標(biāo)態(tài))氧氣。隨著夏季氣溫逐步升高，出現(xiàn)氬系統(tǒng)氮塞及氬系統(tǒng)精餾工況異常進(jìn)一步影響空分系統(tǒng)氧、氮精餾工況，此時如果仍維持產(chǎn)品氧氣量，則會降低氧純度。

2 氧負(fù)荷低采取的措施

(1)現(xiàn)場確認(rèn)系統(tǒng)無泄漏，優(yōu)化操作，聯(lián)系后系統(tǒng)減少用氣量，減少冷損。

(2)夏季空氣密度變小，空氣壓縮機輸出有效功率下降，打氣量減少，壓縮機出口空氣壓力難以維持，同時，因空氣壓縮機高壓空氣節(jié)流后含濕量降低和氧氮精餾塔上塔氣化率增大等不利因素，在氧氣產(chǎn)量滿負(fù)荷52 000 m3/h(標(biāo)態(tài))不變的情況下，氧氮精餾塔上塔底部液體液位(設(shè)計液位2 800 mm)難以維持；根據(jù)工況應(yīng)提前投用空氣壓縮機缸體注水系統(tǒng)，降低壓縮機段間空氣溫度；如果工況繼續(xù)惡化或因注水導(dǎo)致分子篩系統(tǒng)出口空氣中二氧化碳含量超標(biāo)，空分系統(tǒng)應(yīng)降負(fù)荷運行或停車處理。

(3)由于空氣壓縮機打氣量不足，間接導(dǎo)致氧氮精餾塔上塔回流比增大，氬系統(tǒng)氮塞、氧氣純度波動，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的工藝調(diào)整，如增大空分系統(tǒng)氮組分取出量等。

(4)空冷塔出口空氣溫度應(yīng)≤20 ℃，因為此時空氣為飽和狀態(tài)，空氣溫度越高，空氣中水含量越多，分子篩吸附負(fù)荷也相應(yīng)增加，分子篩系統(tǒng)長期高負(fù)荷運行會導(dǎo)致分子篩壽命縮短。在正常工況下，空冷系統(tǒng)出口空氣溫度上升過快，應(yīng)檢查預(yù)冷系統(tǒng)及循環(huán)水溫度并進(jìn)行調(diào)整，如采取降低循環(huán)水溫度、增大循環(huán)水泵和低溫水泵的水流量等措施。

(5)空分系統(tǒng)停車時，啟用儀表風(fēng)備用空氣壓縮機[設(shè)計打氣量為5 000 m3/h(標(biāo)態(tài))]，將其出口管線連接至原空氣壓縮機的工廠風(fēng)出口，可使儀表風(fēng)總量減少4 000 m3/h(標(biāo)態(tài))。

通過采取上述措施，夏季空分系統(tǒng)工況得以好轉(zhuǎn)，可以維持低負(fù)荷運行。