煤化工空分裝置安全運行要點探討

高　峰

煤化工空分裝置安全運行要點探討

高峰

（安徽淮化股份有限公司，安徽淮南 232038）

空分設備和氣化爐是煤化工項目的兩大核心設備，但是當前的大型、特大型空分配套空壓機、增壓機、氧透、泵等動設備和高壓低溫閥門、控制系統等，存在一定的安全問題，并且其運行的效率較低且能耗過高，所以其質量可靠性不容樂觀，必須進行相應的研究措施，以提高技術水平。

煤化工；空分裝置；安全運行要點

隨著煤化工的不斷發展及產業鏈的延伸，空分裝置在煤化工裝置生產中的應用越來越普遍。由于煤化工工程裝置規模化、設備大型化，空分裝置作為煤化工項目中配套的核心部分，單套空分規模不斷加大，總規模也在不斷擴大。文章重點探討了煤化工中空分裝置能夠實現安全運行的主要措施，以供參考。

1　分裝置工藝流程

原料空氣經除塵壓縮經預冷機冷卻，預冷后的空氣經水分離器除去空氣中的冷凝水，再經分子篩純化器清除空氣中的水分、二氧化碳和微量的乙炔等雜質。凈化后的空氣進入分餾塔，先在板式熱交換器E1、E2中被返流氣冷卻至飽和溫度進入精餾塔C底部，然后在精餾塔內逐板上升與塔板上的回流液傳質、傳熱進行精餾，在精餾塔頂部獲得高純度氮氣，其中：一部份氮氣由塔頂部抽出，經過E1、E2被蒸餾空氣復熱至常溫作為產品氮輸出；另一部分在干式主冷K被液化，液化后絕大部分作為精餾塔的回流液，一小部分作為液態產品經液氮罐LNT儲存、輸出。

精餾后的回流液在精餾塔底部形成富氧液空，抽出后經液空過冷器E3由V-1閥節流送入干式主冷被氮氣汽化，作為廢氣經E2復熱后進入透平膨脹機ET，降低溫度獲得冷量后經板式熱交換器E2、E1復熱至常溫排出冷箱。一部分作為再生氣源，另一部分作為透平膨脹機制動風機的氣源。

2　煤化工空分裝置安全運行中存在的問題簡述

空分裝置運行過程中出現的問題進行總結，主要包括以下方面：經過長時間運行，空分裝置產氣量達不到設計能力，空分裝置精餾塔壓力存在下降趨勢，初始時壓力為0.68～0.7MPa，近期空分系統高壓壓力為0.58～0.62MPa；設備說明書中缺少預冷機出口溫度的設定；由于各車間用氣量極不平衡，制約了空分裝置的連續穩定運行。空分設備是一個連續穩定的供氣裝置，后續用氣量也應保持在一個相對穩定的狀態，長時間、大幅度的不穩定用氣，會對空分設備造成一定的危險，特別是在工況變化頻繁時，應對措施不合理導致不必要的能源浪費。

3　煤化工空分裝置安全運行要點分析

3.1確定空分裝置中氧氣能力和規格

在煤化工工程中，氧氣不但是氣化劑，同時也是反應原料，因此，煤氣化對于氧氣的需求很大，可以以氧氣量作為空分裝置的基本依據。在我們統計氧氣用量及規模時，要按照煤氣化裝置，并參考其它用氧裝置用量，可以實施疊加計算的方式，并綜合運行過程中，煤質所出現的不同變化，以及用氧氣裝置實際負荷的狀況，考慮總體設計的裕量。

3.2確定氮氣能力及規格

根據氮氣用氣的基本特點，我們需要依照實際壓力等級，匯總并統計好氮氣的實際用量。提前預測各車間氮氣的用量，合理調配各車間的氮氣使用量，使氮氣的供應處于稍有不足的狀態，不足的部分則用液氮汽化補充，盡可能的減少反復調整空分設備氮氣產量的情況發生。一般來說，氮氣純度需要符合用戶的基本要求，其氮含量通常大于或者等于99.99%。

3.3比較內外壓縮流程的安全性

煤化工首要條件就是需要關注空分裝置整體的安全性，由于當前空分裝置事故常發，其主要原因是主冷蒸發器燃爆所引起，此事故危險性很大。隨著空分裝置系統運行時間增加，其主冷蒸發器中主要存在的液氧含量也會發生濃縮，致使空分裝置出現很大安全危險性。所以我們需要對外壓縮空分裝置中的危險性進行預防，盡量避免主冷器中乙炔氣體由于長時間積累過量溢出，合理有效的持續排放含氧量，同時達到減少碳氫化物的主要目的。另外，由于空分裝置中內壓縮流程所有氧是來自于液氧氣化，其主冷蒸發器中所產生的液氧常會被大量排除，碳氫化合物不易在主冷中聚集，有利于設備的安全運轉。

3.4空分裝置與氣化爐的匹配

在空分裝置的總體設計中，必須確保與氣化爐之間的匹配度。氣化爐是氧氣的主要用戶，所以，空分裝置其系列與套數需要與氣化爐系列數相匹配。其一，我們應當以國內外單套空分設備的最大制氧量來作為相應參考，系列數較少其投資也相應偏低，但是如果單套空分制氧量一旦過大，在實際工作中如果沒有運行業績或者生產能力，則需要在充分了解目前空分設備所作出業績完成之后，然后需要結合氣化爐系列數，并實現兩者匹配。現如今，就我國當前供需關系來說，一套空分設備需要對應多臺氣化爐；但是就管道配置情況而言，空分裝置中氧氣母管的設置、配置方案以及氧管道系統連接等，都是相互關聯的，都應當綜合考慮。

3.5加強組織化管理

因為煤化工的生產是連續化的生產，實踐證明網格化的安全管理模式在煤化工企業是比較切實可行的，安全組織管理體系必須晝夜發揮作用，這就要求在每一個特定區域內由專門人員輪流負責，遇到問題及時匯報，解決，這樣才能確保生產在有紀律、有秩序的條件下安全進行。

4　結論

綜上所述，在煤化工的生產過程中，為了維持空分裝置的安全運行，必須以安全性要求為依據，重視對于空分裝置實際運行流程的研究與了解，尤其關注內、外壓縮過程中空氣分離安全要素的合理控制，從而保證整個裝置的運行安全，最終確保在煤化工生產過程中，選擇合適的壓縮方式，達到提高煤化工生產裝置使用安全與生產效益的目的。

［1］ 江鎮海.大型空分裝置在煤化工生產中的安全運行［J］.化工裝備技術，2012，（6）：44-46.

［2］ 毛漢云，呂遠.淺談空分裝置在煤化工安全運行方面的選擇［J］.廣東化工，2014，（11）：165；173.

［3］ 劉子軼.試論空分裝置在煤化工安全運行方面的選擇［J］.化工管理，2015，（25）：179.

Discussion on Coal Chemical Air Separation Plant Safe Operation Point

Gao Feng

The air separation plant and gasification are two core equipment coal chemical project，but the current large，extra large air separation supporting air compressor，pressure machine，oxygen permeability，pumps and other machinery moving equipment and high-pressure cryogenic valves，control system，there are some security issues，and the efficiency of its operation and lower power consumption is too high，so the quality and reliability is not optimistic，you must make the appropriate research measures to improve the technical level.

coal chemical industry；air separation plant；the safe operation of the main points

TQ116.11

A

1003-6490（2016）06-0004-02

2016-06-08

高峰（1969—），男，安徽合肥人，工程師，主要研究方向為化工節能技術。

收稿日期：2016-06-06

作者簡介： 王聰茂（1980—），男，河南長垣人，工程師，從事化工生產管理工作，現任尿素廠廠長。