维持空分系统氧负荷的技术改造



维持空分系统氧负荷的技术改造

郭晓刚

(河南能源集团中原大化公司河南濮阳457000)

河南中原大化集团有限责任公司煤制甲醇装置配套空分系统产氧气52 000 m3/h(标态)、氮气61 100 m3/h(标态)、仪表空气8 000 m3/h(标态)。氧气作为煤气化剂提供给壳牌气化装置，氮气作为惰性气体输送给气化、甲醇等装置，氩气为副产品，仪表空气分为仪表阀门用空气(仪表风)和工厂其余设备使用空气(工厂风)。空气压缩机设计打气量279 000 m3/h(标态)。

1 空分系统氧负荷低的原因

2013年，气化炉负荷提至100%同时外送氧气，总用氧量接近设计产量，空气压缩机在同样的转速下，空气量约为269 000 m3/h(标态)，比设计值少约10 000 m3/h(标态)。空气压缩机因设计问题，轴承箱振值较大，为保证机组安全稳定运行，规定了夏季最高工作转速。

进入2014年夏季以来，空气压缩机打气量仅259 000 m3/h(标态)。根据物料守恒定律，加工1 m3(标态)空气理论上最多能产生0.209 m3(标态)氧气。随着夏季气温逐步升高，出现氩系统氮塞及氩系统精馏工况异常进一步影响空分系统氧、氮精馏工况，此时如果仍维持产品氧气量，则会降低氧纯度。

2 氧负荷低采取的措施

(1)现场确认系统无泄漏，优化操作，联系后系统减少用气量，减少冷损。

(2)夏季空气密度变小，空气压缩机输出有效功率下降，打气量减少，压缩机出口空气压力难以维持，同时，因空气压缩机高压空气节流后含湿量降低和氧氮精馏塔上塔气化率增大等不利因素，在氧气产量满负荷52 000 m3/h(标态)不变的情况下，氧氮精馏塔上塔底部液体液位(设计液位2 800 mm)难以维持；根据工况应提前投用空气压缩机缸体注水系统，降低压缩机段间空气温度；如果工况继续恶化或因注水导致分子筛系统出口空气中二氧化碳含量超标，空分系统应降负荷运行或停车处理。

(3)由于空气压缩机打气量不足，间接导致氧氮精馏塔上塔回流比增大，氩系统氮塞、氧气纯度波动，应进行相应的工艺调整，如增大空分系统氮组分取出量等。

(4)空冷塔出口空气温度应≤20 ℃，因为此时空气为饱和状态，空气温度越高，空气中水含量越多，分子筛吸附负荷也相应增加，分子筛系统长期高负荷运行会导致分子筛寿命缩短。在正常工况下，空冷系统出口空气温度上升过快，应检查预冷系统及循环水温度并进行调整，如采取降低循环水温度、增大循环水泵和低温水泵的水流量等措施。

(5)空分系统停车时，启用仪表风备用空气压缩机[设计打气量为5 000 m3/h(标态)]，将其出口管线连接至原空气压缩机的工厂风出口，可使仪表风总量减少4 000 m3/h(标态)。

通过采取上述措施，夏季空分系统工况得以好转，可以维持低负荷运行。