昊華國泰60 000Nm3/h空分試車運行總結

曾祥文，高興東

(鄂爾多斯市國泰化工有限公司，內蒙古 杭錦旗 017418)

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昊華國泰60 000Nm3/h空分試車運行總結

曾祥文，高興東

(鄂爾多斯市國泰化工有限公司，內蒙古 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參數，詳細介紹了在空分裝置試車運行過程中出現的問題，以及采取的相應處理措施，保證了空分裝置的安全、穩定運行。

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、STC-GV(160-7)型多軸一體式壓縮機，采用大型臥式分子篩變溫吸附、增壓透平膨脹機制冷、全精餾的內壓縮流程，壓縮機組和空分裝置分別采用ITCC和DCS操作系統。

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

1 空分工藝流程

1.1 工藝流程簡述

原料空氣經自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質后，進入離心式空壓機，經壓縮機壓縮到約0.62 MPa(A)，然后進入空氣冷卻塔冷卻。

經空冷塔冷卻后的空氣進入分子篩純化器，空氣中的水、碳氫化合物和二氧化碳被吸附凈化。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。一股空氣進入低壓板式換熱器，被返流污氮氣冷卻后直接進入下塔。另一股空氣去增壓空壓機，這股空氣分成兩部分：一部分空氣經增壓空壓機第一級葉輪增壓后抽出作為儀表空氣。一部分空氣經增壓空壓機增壓后分成兩股，一股進入膨脹機的增壓機中增壓，然后被冷卻器冷卻至常溫后進入高壓板式換熱器，用來與液氧換熱，再節流后進入下塔。另一股進入高壓板式換熱器，在高壓板式換熱器中部抽出進入膨脹機去膨脹，膨脹后的空氣進入氣液分離器，氣體送入下塔，液空經過冷卻后節流進入上塔。

空氣經下塔初步精餾后，獲得液空、純液氮和污液氮，并經過冷器過冷后節流進入上塔。經上塔進一步精餾后，在主冷底部獲得液氧，大部分經液氧泵壓縮后進入高壓板式換熱器，復熱后出冷箱，進入氧氣管網。在主冷底部獲得的液氧經過冷器過冷后作為產品進入貯槽。

從下塔頂部引出壓力氮進入高壓板式換熱器，復熱后出冷箱。又在主冷氮側抽出液氮經過冷器過冷后作為產品進入貯槽。

從上塔頂部引出的低壓氮氣經過冷器和高壓板式換熱器復熱出冷箱，一部分進入水冷塔給水進行降溫，多余的放空。從上塔上部引出污氮氣經過冷器和低壓板式換熱器復熱出冷箱后分成兩部分：一部分進入分子篩系統的蒸汽加熱器，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，氬餾份經增效氬塔精餾得到粗氬氣，粗氬氣經低壓板式換熱器復熱后出冷箱，經污氮氣管進水冷塔。

1.2 工藝流程圖(見圖1)

1.X8611自潔式過濾器；2.C8601空壓機；3.C8602增壓機；4.K8601汽輪機；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；10.ET8841膨脹機；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 主要技術參數

表1 KDON-60000/20000型空分設備技術參數

3 試車出現的問題及處理措施

3.1 增加增壓機入口補氣管線

由于空壓機和增壓機為多軸一體壓縮機，在空壓機啟動時增壓機也同時運行，因此需要提前對增壓機進行補氣才能保證增壓機運行(有增壓機入口壓力低啟動聯鎖)。由于存在設計漏項，裝置并未設計補氣管。在與現場設計溝通后，增加了DN50補氣管線到增壓機入口，保證了機組正常試車。

3.2 油洗一直不合格問題

在油洗接近尾聲時，油系統管道都已經沖洗合格。然而油過濾器安裝上濾芯后再次進行油洗時，發現回油管路安裝的油濾網上出現了很多絨毛。再經過更換多個新油濾芯后，仍不能解決這一問題，這給原本可及早結束的油洗工作又帶來了難題。

在經過請教多方專家后，確定回油濾網上的絨毛是在油洗過程中，由于潤滑油流速過快，在油濾器處產生的靜電將油濾芯濾布打碎產生的。在經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

在汽輪機單機試車過程中，疏水泵經常出現不打量問題，不時造成熱井液位波動，威脅著汽輪機穩定運行。

再經多次對輸水泵操作優化、對泵出口管道疏通檢查以及對泵進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行重新測算改造后恢復了正常。

3.4 壓縮機組聯動試車時跳車問題

西門子壓縮機組第一次聯動試車時，由于未能對汽輪機升速階段時間和蒸汽量進行正確評估，在機組從低速暖機轉速2 080 r/min爬升到6 182 r/min高速暖機轉速過程中，機組爬升速率非常快，整個過程只需要約4min50s，機組升速率約為850 r/min。在這么短的時間里，汽輪機需要的高壓蒸汽從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100 t/h的蒸汽供應，因此第一次機組聯動試車由于蒸汽供應不足而失敗。

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

3.5 改造上塔低壓氮氣、污氮氣吹除管線

由于設計未考慮周全，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”形區域處。當操作異常出現上塔壓力高時，需要在此處進行人工開閥門泄壓。此時，人工開閥附近區域氧含量很低，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、污氮氣排放口進行了改造。通過增加管道將上塔吹除排放口引到冷箱北側開闊地帶，并且設置了高空排放。

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工藝凝液排放管線共用一根總回水管，在其他界區排放工藝凝液時，空分工藝凝液不能正常送出，嚴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液閥，此法蘭處有低溫液體從塔內噴出，隨即確定汽提閥閥后止回閥裝反。之后利用停車機會，將止回閥切割后調整重新焊接。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計為0.7 MPa儀表空氣，當空分裝置跳車時，0.7 MPa儀表空氣改由螺桿壓縮機供應。由于螺桿壓縮機提供的儀表氣露點較高，極易出現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，可一直保證氧泵干燥密封氣的供應，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，空分精餾塔產出的液氧、液氮質量達到設計標準。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。貯槽內液氮含氧量逐漸達到600×10-6左右，并且一直還有上漲趨勢。

經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計改為0.45 MPa氮氣后，貯槽液氮液體純度逐漸好轉，由此證明當時猜測是正確的。在經過多次置換后，液氮貯槽中液氮最終達到了合格標準。

3.10 液氧泵出口閥裝反問題

在液氧泵試車一段時間后準備清理一下氧泵入

口過濾網。正常切換到另一臺氧泵運行后，停止這臺氧泵運行并進行排液。但經過很長時間之后，發現此泵低溫液體一直排不完。初步斷定是氧泵進口或出口閥門關不嚴造成的，但不能判斷是哪個閥門問題。但不論哪個閥門內漏，都將使氧泵不能正常加溫檢修。

通過對閥門結構進行研究，并多次與閥門廠家進行溝通，發現是液氧泵出口閥裝反問題。當出口閥門裝反時，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 汽提閥位置設計不合理

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

通過更改設計，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

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，整體運行比較穩定。雖然在試車過程中出現了上述一些問題，但并未影響裝置的整體試車進度及安全穩定運行。同時，通過上述試車出現問題的逐一解決及改造，使裝置得到了進一步優化，運行更加優質、安全和穩定。

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年畢業于山東科技大學，現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