KDONAr-12000/12000/350型空分的调试与运行

1. 工艺流程及主要性能指标

12000Nm³/h空分设备工艺流程如图所示

本套KDONAr--12000/12000/350型外压缩空分设备采用氮水预冷、常温分子筛吸附净化、空气增压、膨胀空气进上塔、全精馏无氢制氩的工艺流程，整套空分装置采用DCS集散控制系统。

空气经空气过滤器净化，在空透压缩至0.51Mpa，经过冷却器冷却及空冷塔冷却至15℃以下，进入分子筛吸附器除去水、二氧化碳及部分碳氢化合物后，一部分直接进入冷箱，在主换热器中冷却后进入下塔。另一部分进入增压透平膨胀机，增压膨胀后进入上塔。从上塔底部抽出氧气，顶部抽出氮气经主换热器换热后送出。氩馏分由上塔抽出进入粗氩塔底部，在粗氩塔顶部得到氧含量小于2ppm的工艺氩气进入精氩塔，由精氩塔除去其中的氮组分在底部得到氮含量小于3ppm的精氩。

主要性能指标

进塔空气量：63000Nm³/h

空压机排气压力：0.51MPa

产品名称	流量Nm³/h	纯度	压力KPa（出冷箱）
氧气	12000	99.6％O²	20
液氧	300	99.6％O²	可进入储槽
氮气	12000	99.999％N²	12
液氩	350	≤2PPm O₂，≤3PPm N₂	可进入储槽

2.设备配置

2.1 压缩机系统

原料空气自洁式过滤器的滤筒能在不停车条件下更换。空压机采用离心压缩机，加工空气量调节方式为进口导叶调节，能够满足空分设备变负荷操作时平稳运行的要求。

2.2 空气预冷系统

采用带水冷塔的新型高效空气预冷系统，通过水冷塔来充分利用污氮气的不饱和吸湿性，降低冷却水温度，从而降低冷水机组制冷量。空冷塔和水冷塔均采用特殊设计的散堆填料，具有传热传质效率高、操作弹性大，阻力小的优点。且空冷塔设置除雾装置，从一定程度上避免操作不当而引起的分子筛带水事故。

2.3 分子筛纯化系统

分子筛纯化系统采用长周期、双层床净化技术，对塔的冲击很小。采用双层床可有效降低分子筛负荷，更好的保证分子筛出口二氧化碳含量在规定值下运行。污氮放空阀采用预开方式，防止上塔憋压。切换系统采用DCS控制系统自动控制，并设有压力压差自动判断功能，可配合阀位反馈信号条件，以充分保证切换系统的安全可靠性。

2.3 增压透平膨胀机系统

采用增压透平膨胀机，更好的利用利用膨胀机的膨胀功增压膨胀空气，提高膨胀空气进膨胀机的压力从而提高膨胀机的制冷量。

2.4 精馏塔系统

上塔采用规整填料塔，操作弹性大、阻力小、氧提取率高、能耗低、运行可靠、操作维护方便。主冷采用全浸式操作，不会产生干蒸发，换热单元内部液氧中碳氢化合物不易浓缩，液氧流动通畅，不易堵塞通道，液氧定期排放，有效杜绝安全隐患。

3.安装调试过程简述和出现的问题及解决办法。

调试过程简述：

2010年4月开始对空分进行整体试车，经裸冷装砂积液调纯等阶段氧产量纯度合格主塔工况稳定，转而进入调氩阶段。在保证氧纯度的前提下尽量开大V450阀，减少膨胀空气对上塔的影响，液空纯度保持在36%左右，氩馏分基本稳定在10%左右，精氩塔投入正常运行后缓慢加大氩产量同时提高粗氩塔负荷从而保证氩产品纯度。氩产量在400Nm³/h（按液体量筒计算）通过72小时考核运行正常，氩产量优于设计值。

调试过程中出现的问题及解决办法：

1) 空压机压力低，噪声大

在调试及试运行过程中随着环境温度上升空透排气压力随之下降，在此过程中不断开大空透进口导叶，逐渐增大至80%，排气压力为0.48Mpa。在此工况下运行空透进口噪声大。自洁式空气过滤器阻力120pa符合设计值，排除过滤器阻力产生的噪声。空透噪声问题有待空透技术人员分析查找原因。

2) 冷水机组蒸发器堵

在运行过程中发现泵后压力增大，空冷塔出口温度上升。开大冷冻水进空冷塔阀门没有效果且冷水机组机头结霜严重，开大冷水机组旁通阀则泵后压力下降，冷冻水量加大，由此判读冷水机组蒸发器堵塞。通过泵前过滤器排气阀加酸除垢24小时后泵后压力明显下降，空冷塔出口温度下降。通过分析确认由于循环水处理不当造成上述问题。

3) 氧透加减负荷影响氩馏分纯度

一期制氧与二期制氧氧气共同供应一台氧气透平压缩机使用，在调氩过程中由于炼钢用氧不稳定，在氧透加减负荷过程中对两套空分频繁操作，容易引起氩馏分纯度波动；氮气送出存在这个问题。由于对上述情况在设计阶段考虑不周且操作人员技术水平所限造成工况不稳定。

4) 氩中微量氮纯度高

投入精氩塔后发现氩中氮纯度偏高，逐步加大精氩塔阻力，由2Kpa缓慢加至5Kpa，在此过程中氮含量一直不见好转。排查分析取样管，改用氩色谱取分析管接入氩中氮分析仪，氩中氮纯度达标。根据工况逐步减少精氩塔阻力，确认取样管正确。

实际运行参数

空压机排气压力：0.48MPa

产品名称	流量Nm³/h	纯度	压力KPa（出冷箱）
氧气	12200	99.7％O₂	20
液氧	300	99.7％O₂	可进入储槽
氮气	12000	99.999％N₂	10
液氩	400	≤2PPm O₂，≤3PPm N₂	可进入储槽

3. 总结

在调试过程中发现了一些设计上比较合理的地方例如：

1) 氮水预冷系统冷冻水泵、冷却水泵送出阀后加压力测点进入DCS，更直观的启动预冷系统，减少泵后憋压情况的出现；

2) 换热器增加中部温度指示，更有利于对换热器的调节和监控；

3) 增加出粗氩Ⅱ塔纯度分析仪，在投粗氩塔期间能更好的检测氩塔工况建立情况。

以上设计在调试过程中发挥了很好的作用，特别是氩塔的检测比较到位，能很好的掌握氩塔工况，为调试节省了大量的时间。同时也发现了一些不足之处例如：

1) 空气进冷箱流量孔板指示为67500Nm³/h，与设计值偏差较大，由于孔板取压管正负管都漏气目前无法处理；

2) 分馏塔内主冷液位及氩塔液位波动，从工况稳定情况判断不是实际波动，可能由于安装过程中对引压管道保护不够牢固，装填珠光砂过程中，破坏仪表管线应有的汽化段所造成的；

3) 由于两套空分主控室设置在一起，离DCS控制柜较远，无法及时检测UPS工作情况，在运行过程中出现UPS电量用完，主控室断电的情况；

4) 建议增加V450膨胀空气旁通流路流量孔板，可直观的反映出旁通气量的大小；

5) 建议氩泵设计带变频器，方便氩泵的预冷和启动。

编后：

根据从技术部门获得的信息，该套空分装置所配套空压机为杭氧在一万空分空压机基础上改型设计，所以其实际处理空气量被机型所局限，故合同所签订63000Nm³/h的空气量已经是最大满负荷值，而且现在正赶上夏季环境温度不断上升，在如此的操作条件下，我公司该套空分装置的氧、氮、氩最终都能优于合同要求值稳定运行，这充分说明了我公司现在的设计、制造、安装及调试各个方面的质量均有了很大的突破和提高。但是用户反馈的意见和调试过程中发现的问题也是以后工作中值得思考和改进的。