蘇禮勇,周程
(靖遠煤業集團劉化化工有限公司,甘肅 白銀730900)
[摘 要]近年來,甘肅劉化(集團)有限責任公司不斷創新空分裝置啟動模式,探索22 000 m3/h空分裝置(采用內壓縮流程)“同步積液調純”操作法。簡介常規“分步積液調純”操作法并剖析其特點,著重闡述“同步積液調純”操作法的操作步驟及其優劣、同步積液調純過程主要設備操作要點等。經測算,22 000 m3/h空分裝置采用同步積液調純操作法啟動一次,節電效益可達30.38萬元。此舉使空分裝置的啟動操作變得更加簡便,可有效降低冷箱內設備和管線冷熱溫差變化產生的交變應力破壞,化解各系統頻繁操作帶來的各類風險,降低操作人員的勞動強度、縮短啟動時間,裝置啟動后氧氣、氮氣產品質量穩定,不需要作進一步的工況考核便可盡早并入生產系統,促進了企業的安全生產、節能降耗,可為同類型空分裝置的優化操作起到一定的示范作用。
[關鍵詞]空分裝置;啟動操作;分步積液調純;同步積液調純;全過程操作優化;操作要點;節電效益
[中圖分類號]TB657.7 [文獻標志碼]B [文章編號]1004-9932(2021)03-0069-05
0 引 言
甘肅劉化(集團)有限責任公司(簡稱甘肅劉化)KDONAr-22000/24000/700空分裝置是配套400 kt/a合成氨裝置天然氣轉化系統的節能技改關鍵項目之一。22 000 m3/h空分裝置采用常溫分子篩凈化、空氣增壓循環、中壓膨脹空氣進下塔、氧氮雙泵內壓縮、全精餾無氫制氬工藝,主要為合成氨生產供應合格的氧氣、氮氣,并生產一定量的液氧、液氮、液氬產品;本裝置由杭州杭氧股份有限公司成套設計制造,于2012年1月8日建成投產。
在空分裝置加溫吹除、冷態/熱態啟動不同操作狀態下,據空分理論知識并結合工藝流程的特點,借鑒以往空分裝置管理的經驗,近年來甘肅劉化以風險管理、系統管理為指導思想,對22 000 m3/h空分裝置開車進行同步積液調純操作技術攻關,研究應用同步積液調純操作法,達到了預期目的?偨Y22 000 m3/h空分裝置同步積液調純啟動全過程優化操作方法并提出若干建議,旨在提高管理人員、操作人員業務技術素養及操作過程的安全可控性,從而避免事故對操作人員、動靜設備造成的傷害,降低操作人員的勞動強度。
1 原空分裝置啟動操作簡況
空分裝置啟動,常規操作采用“分步積液調純”操作法,其核心是液氮調節閥的“開—關—開”操作,實際上是通過恰當地分配冷量,使主冷盡快冷透積累起液體,從而啟動空分裝置的一種操作方法。其操作要領為:① 在空分裝置啟動的第四階段一開始,全開液氮調節閥和上塔吹除閥,以便從主冷中壓通道和低壓側導走熱量,將主冷冷透,當液氧出現、液面上漲時,液氮調節閥繼續保持開啟狀態,吹除閥可緩慢關閉;② 當膨脹機滿負荷運轉而主冷液位上漲開始停滯時,逐漸關小液氮調節閥,直至關死[要掌握好關閥的時機及速度,液氮調節閥關得太慢或太晚,板式換熱器中部溫度太低,會出現過冷(此時需停1臺膨脹機,以減少分配給板式換熱器的冷量),使膨脹機前溫度過低而難以調節;液氮調節閥過早關死,則可能減少入塔空氣量;若調節得當,膨脹機可保持全開,主冷液位不斷上漲];③ 當主冷液位上漲至80%時,再將液氮調節閥逐漸打開,以調節下塔液空純度和上塔液氧純度,改善上、下塔精餾工況。
自2008年以來,甘肅劉化對原6 000 m3/h空分裝置、7 000 m3/h空分裝置(此2套空分裝置均采用常規外壓縮流程)啟動操作進行專項調研,發現裝置在積液階段液氮去上塔節流閥不開不投運主冷、減少主冷液體蒸發,從表面上看,由于減少主冷蒸發量、塔板上不產生精餾工況,冷量集中在主冷氧側、液位上升較快,可一旦調純開始,就會引起主冷液位快速下降,導致上塔壓力迅速上漲、精餾系統溫度紊亂。
2 分步積液調純操作法剖析
“分步積液調純”操作法的特點是,空分裝置主塔積液與調純分步實施。在空分裝置冷態、熱態啟動過程中,首先對冷箱內單元設備如氧氮精餾塔、板式換熱器、過冷器、主冷、管線及閥門等集中進行冷卻;當主冷積液至正常運行值3 000~3 200 mm后,再進行氧氣、氮氣、污氮氣純度調節,從而使精餾系統達到物料平衡、組分平衡、冷量平衡。這樣一來,空分裝置啟動過程可分為3個步驟,即“不穩定狀態→穩定狀態”積液環節、“不穩定狀態→穩定狀態”調純環節、工況穩定性考核環節(甘肅劉化合成氨裝置甲烷化系統、氨合成系統等對氮氣的質量要求高,空分裝置啟動分步積液調純操作完成后,習慣上還有8 h工況穩定性考核過程)。分步積液調純操作法的優劣分析如下。
(1)由于高壓節流閥(40HV0015)節流開啟滯后,不能盡早充分發揮其高壓高焓降優勢,高壓板式換熱器(E4002A/B)中部溫度高、中壓膨脹機轉速高而流量小,空分裝置冷卻、積液階段處于冷損大、制冷量低、工況紊亂的不穩定狀態,導致空分裝置冷卻和主冷積液時間較長。
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