空分精餾塔工況波動技術分析

劉麗文

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

2020 年11 月23 日1：10 至15：30 寧夏石化公司KDN-4000/300Y 型全低壓高純氮氣空分裝置精餾工況出現較大幅度波動，造成精餾塔阻力、精餾塔液空液位、冷凝蒸發器液位、進塔空氣流量、氮氣流量出現大幅度變化，精餾塔阻力上升至30 kPa。引起波動的直接原因是精餾塔HC2402 再生氣旁通閥定位器故障，DCS給定閥位與現場閥位出現偏差，精餾塔再生氣旁通閥DCS 給出閥位是45%，現場確認實際閥位是65%，進塔原料空氣量增大，精餾系統超負荷運行，引起精餾工況[1-3]波動，該設備出現的精餾工況波動屬非常典型的案例。因此，對高負荷運行引起精餾塔工況波動從理論上加以分析，對空分裝置如何平穩操作，防止工況波動，有非常好的借鑒意義。

1 空分裝置精餾系統工藝及原理

1.1 空分性能及現狀簡介

寧夏石化公司KDN-4000/300Y 型空分裝置采用全低壓深冷工藝，加工空氣量為11 500 m3/h，產氮氣4 000 m3/h，液氮300 L/h，產品氮氣含氧≤0.000 3%，2011 年7 月建成投產。隨著用戶氮氣使用量不斷增加，氮氣產量已經不能滿足用戶實際氮氣用量，產品氮氣負荷達到設計值的110%，加空氣量增加至12 500 m3/h，裝置負荷增加之后，容易造成精餾工況波動，在保證產品氮氣合格的前提下，給空分裝置穩定運行帶來挑戰。

1.2 空分精餾系統工藝流程

凈化后的空氣進入分餾塔，通過主換熱器（E-1）冷卻至液化溫度，達到汽液飽和狀態后進入精餾塔，經過精餾分離出的合格氮氣大部分作為產品供用戶使用。塔底富氧液空通過LV2301 閥節流降溫進入冷凝蒸發器（E-2），在0.38 MPa（G）壓力下與部分進入冷凝蒸發器的氮氣相變換熱，氮氣液化作為分餾塔回流液，冷凝蒸發器液空吸收來自氮氣的熱量蒸發為污氮。……