【空分知识】KDON32000/ 19000 大型空分工艺及开车探讨

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今日热点空分求职简历一大败笔，你中招了吗？摘要：简介 KDON32000/ 19000 型内压缩流程空分设备的主要性能参数和流程,分析了空分流程中主要监测 点，阐述了针对空分设备的开车流程。KDON32000/ 19000型空分装置是襄矿泓通煤化工20万t/a乙二醇项目的主要配套公用工程装置，主要向加 压气化装置、乙二醇合成装置、硫回收、污水处理提供原料氧气，并向乙二醇项目各装置提供高、低压氮气用于开车吹扫和密封，还提供装置空气和仪表空气。1、主要性能参数表1：KDON32000/ 19000 型空分设备的主要性能参数2、工艺流程KDON32000/ 19000 型空分设备由开封黄河空分有限公司设计、制造 ,采用全低压分子筛吸附净化、空气增 压透平膨胀机制冷、产品氧气内压缩、低压氮气外压缩、空气增压循环的工艺流程方案。下塔采用高效筛板 塔，上塔采用规整填料、全精馏无氢制氩工艺。其工艺流程如图1所示。图1：KDON32000/19000空分工艺流程图原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其他机械杂质，过滤器后的空气进入离心式压缩 机，经压缩机压缩后进入空气冷却塔，在冷却的同时，又能够将易溶于水的杂质清洗掉。出冷却塔的后的空 气进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳、乙炔和水分被吸附，分子筛纯化器为两只切换使用， 其中一只工作时另一只再生。纯化器的工作周期巍约为8小时，单只纯化器4小时切换一次，由可编辑程序控 制自动切换。分子筛吸附器后空气分为三股：一股直接从分子筛吸附器后抽出,作为空分设备自用的仪表空气，一股进入低 压板翅式换热器，被返流污氮气及氮气冷却后进下塔，一股去空气增压机,经增压机第一级压缩后分为两股， 一股直接抽出并经减压后作为系统仪表空气和装置空气，另一股继续在增压机中增压，并经第二级压缩后分 为两股，一股中抽气冷却至常温去透平膨胀机增压端继续增压后经高压换热器中抽后进入膨胀机膨胀做功， 膨胀后的含湿空气进入气液分离器 ,分离后的空气进入下塔，从气液分离器抽出的液空进入下塔作为液空回流 液，另一股继续在增压机中增压至末级压缩后经冷却器冷却至常温后进入高压板翅式换热器与液氧及返流污污氮气换热，这部分高压空气液化为 液空后从换热器底部抽出，经节流进入下塔。空气经下塔初步精馏后， 得到贫液空、富氧液空、纯液氮和高纯氮气，贫液空、富氧液空、纯 液氮经过冷却器过冷后节流进入上塔进一步精馏，在上塔底部获得液 氧经液氧泵压缩后进入高压板翅式换热器复热，然后进入氧气管网。在下塔顶部获得的液氮抽出部分进液氮储槽，下塔顶部获得的高纯氮 气经低压换热器复热后进入氮气管网。从上塔上部得到的低压氮气， 经低压板翅式换热器复热后出冷箱，再经氮气压缩机压缩到0.45MPa 后 进入氮气管网。在上塔中部抽取一定量的氩馏分送入粗氩塔，氩馏分 经粗氩塔精馏后得到粗液氩，并被送入精氩塔中部，经精氩塔精馏后 在塔底部得到精液氩。从上塔上部引出污氮气，经过冷器、低压板翅 式换热器和高压板翅式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入 分子筛纯化系统蒸汽加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水 冷塔。当需要启动液氧后备系统时，液氧贮槽里的液氧通过调节阀切 换进入液氧汽化器，得到低压氧气后进入氧气管网；当需要启动液氮 后备系统时，液氮贮槽里的液氮通过调节阀切换进入液氧汽化器后经 氮气压缩机压缩后得到高压氮气及低压氮气，然后进入氮气管网。3. 控制系统根据空分设备的规模和流程特点，采用DCS集散型控制系统，结 合选用国际先进的DCS系统、调节阀在线分析仪等测控组件，除了能 够完成空分装置的过程控制，还可以在装置的事故停车状态下将所有 控制阀门的位置处于一个安全的位置，相应的机泵进入安全连锁状态， 保证空分设备的安全。大型透平压缩机组采用ITCC控制系统（透平压 缩机组综合控制系统）来完成机组的超速跳闸控制、紧急切断控制和 防喘振控制等功能，并能将信号以硬接线和通信的方式送至DCS控制 系统。4. 空分装置主要监测点产品氧氮气出低压换热器纯度分析、下塔液空纯度分析、下塔纯 液氮分析、出上塔气体纯度分析、进过冷器纯度分析、上塔液氧纯度 分析、粗氩冷凝器回流液空恒流阀后温度、分馏塔气液分离器压力、 液位指示，污氮气出高压换热器温度指示、进低压换热器空气纯度分 析、出高压换热器空气温度、出换热器污氮气温度及温差，上塔氩馏 分抽口处气体分析：都是为了在开车及正常运行中采集数据，有利于 调整空分装置工况，保证空气分离设备正常运行。主冷氧化亚氮、乙炔含量分析、增压空气含水量分析：为了防止 带水份空气进分馏系统，造成凝固堵塞换热器通道，影响换热器面积 及效率，乙炔在主冷累积超过一定值后会发生爆炸。液氧泵轴封气流量、压力分析、液氧泵轴承处加热器温度、迷宫 密封气温度、膨胀后液空温度、膨胀机密封气压力、流量、压差指示， 润滑油油压，油箱液位及油冷却器后温度，透平膨胀机膨胀端、增压 端进油流量、轴承温度、振动指示：都是为了保证透平膨胀机和液氧 泵安全、正常运行，最终为了保证空气分馏的正常运行。分子筛加温总管压力、流量分析、分子筛空气（污氮）进出温度、 压力指示、分子筛再生气温度、流量、纯化系统阻力指示、分子筛出 口压差指示、蒸汽进口温度、压力指示报警、再生气出加热器H2O分 析报警、冷凝水出口温度报警、空气出分子筛CO2分析、空气进下塔和 增压机流量指示：为了保证分子筛吸附系统的正常切换运行，保证进 入冷箱的空气CO2和H2O含量处于较低水平。仪表空气压力指示：保证空分自用仪表气及供入管网的仪表空气 达到0.6MPa（G），保证生产的正常运行。5. 空分装置特点5.1工艺流程特点由于乙二醇项目用氧压力高，KDON32000/19000型空分设备采用 空气增压循环、液氧内压缩和氮气外压缩流程，即采用空气增压机+液 氧泵+增压透平膨胀机并结合换热器系统的合理组织，取代了外压流程 氧压机。减少了采用外压缩流程而使用氧压机带来的安全隐患，同时 主冷大量抽取液氧可以保证将主冷液氧中碳氢化合物积聚的可能性降 到最低程度，保证空分设备安全运行。采用内压缩流程投资成本更低， 配置更为合理。5.2空分设备特点自洁式空气过滤器设有自动控制系统，可以自动定时反吹，并且 可以根据阻力大小调整程序。预冷系统采用高效低阻散堆填料塔，液体分布器采用新型、高效、 先进的分布器，不仅保证了水和空气的充分接触，还保证了换热性能， 顶部设置丝网除雾器，保证了空冷塔出塔气不带水。分子筛吸附系统采用长周期，双层床净化，切换系统采用无冲击 切换控制技术，采用特制的蒸汽加热器防止再生阶段加热蒸汽泄漏到 污氮侧。分馏塔系统整套工艺流程采用国际先进的ASPEN和HYSYS软件模 拟计算，下塔采用高效筛板塔，上塔采用规整填料塔保证了装置的提 取率，降低了能耗。6. 空分开车流程探讨6.1空分开车前应具备的条件：开车前先组织编写开车方案，内容包括开车流程及紧急事故处理 等。开车过程中所有操作都必须在现场操作。润滑油系统清洗、冲洗、试运转完成。启动润滑油油泵前必须投 入密封气，防止漏油发生。首先要润滑油油箱的自循环过滤，当达到 一定的洁净度后，再连接油管路进行冲洗、过滤，但在进入压缩机、 汽轮机前加滤纸并且不停的更换，保证进入设备油的洁净度。空分所属循环水系统、水清洗系统、疏水系统冲洗调试完成。空分富氧管道安装前需要脱脂、酸洗、钝化，然后充入密封气。空分设备设备所属管道、机械、电气、仪表（分析仪表、计量仪 表除外）等安装完毕，校验合格。所有运转机械水泵、液氧泵、空压机、增压机、透平膨胀机等均 具备启动条件，有的应先进行单机试车。分子筛切换系统具备启动条件，分子筛切换程序确认可以正常运 行。高压蒸汽管道加温、吹扫完成。备用仪表气系统投入使用，保持仪表空气压力0.6MPa（G）以上。6.2空分装置管道的吹扫启动汽轮机、空气压缩机及冷却水泵的润滑油系统和密封气系统， 开启空气压缩机前，空气压缩机放空阀开，空气进空冷塔进口处用盲 板封住，待空气压缩机出口管吹扫完后，排压达到额定排气压力并且 管道吹扫打靶合格后，接上空冷塔进口管，启动空气预冷系统（吹刷 前，空冷塔所属填料不得装填；空气进分子筛吸附器进口法兰脱开）， 等到打靶合格后启动分子筛纯化系统（吹刷前，分子筛吸附器所属吸 附剂不得装填；空气进冷箱进口法兰必须脱开），直到打靶合格后停止 空气压缩机，装填空冷塔填料和分子筛吸附器所属吸附剂，装填完成 后，重新启动过滤器、汽轮机、空气压缩机、空气预冷系统、分子筛 吸附系统，至少经过再生、冷却、升压、吸附、降压正常运行两个周 期后，才能加温吹除分子筛吸附器后系统空气管道和分馏塔内部管道。包括高压换热器、低压换热器、空气增压机、透平膨胀机以及空气分 离所属塔类设备。注意控制进入分子筛纯化系统的空气流量，避免分 子筛阻力过大破坏床层，分馏塔吹刷前所有进分馏塔冷箱的空气管路 需设置临时过滤器，以避免灰尘、焊渣等杂质进入换热器，影响换热 效果。吹刷透平膨胀增压机和液氧泵前启动润滑油和密封气系统，空 气分离设备的所有气封点包括透平膨胀机的喷嘴，都必须关闭。6.3空分装置裸冷和最终调试冷箱外所有管道吹除完成，冷箱内所有管道、设备加温吹除后具 备冷却条件，准备进行裸冷试车。分馏塔冷却开始时，空气压缩机排出的空气不能全部进入分馏塔， 多余的压缩空气由放空阀排放大气，并由此保持空压机排出压力不变。随着分馏塔各部分的温度逐步下降吸入空气量会逐渐增加，此时分馏 塔内部分反流气送入水冷塔。冷却过程应缓慢均匀进行，平均降温速 度1 ～ 2℃ /h，保证各部分温度均匀。冷却过程中气体膨胀机的产冷量 应该保持最大，当主换热器冷端空气已经接近液化温度时，冷却阶段结束。 冷箱冷却阶段保持一段时间，检查并修复各处泄漏点及其他未完 成的部分。然后逐级停车，在冷箱内开始装填珠光砂，装填完成后逐 级启动空分设备，重新进入冷却阶段，注意在空分设备启动时，分子 筛的再生气体采用分子筛净化后的空气，当空分设备启动后，并有足 够的再生气量时，再改用污氮流路。在冷却过程中，冷箱内温度逐渐 降低，应及时开启冷箱充氮系统，防止冷箱内出现负压。然后冷箱内设备进一步冷却，空气开始液化，下塔开始出现液体， 上，下塔精馏过程开始建立。然后逐一缓慢调节阀们，使空分分离正 常运行。参考文献：1、【山西襄矿泓通煤化工有限公司20万吨/年合成气制乙二醇项目 空分系统采购及安装技术附件】.太原.20122、【KDON32000/19000 型空分设备工艺流程图】.开封.2013作者简介：安培林，男，助理工程师，现在太重（天津）滨海煤 化工分公司从事空分装置技术与项目管理工作。

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