空分装置安全运行要点探讨

刘海科

摘要：随着石油化工发展和工业链的扩展，空分装置越来越多地被用于化工的生产。由于化工及其配套设施规模巨大，空分装置构成了化工的核心。从某种意义上讲，空分装置的大小和总体大小都有所增加。随着化工数量和规模的增加，空分装置安全运行甚至更高。但是，在空分装置的实际运行中，也存在一些困难的问题，如空分装置的安全问题、高压问题和低温阀门。这些问题的存在严重影响了空分装置的安全运行。因此，有必要分析空分装置安全运行的关键点，并采取相应措施提高空分装置安全运行的技术水平。

关键词：化工；空分装置；安全运行要点

我国的能源结构的特点决定了我国化工的巨额投资和发展。化工目前发展得快，化工需要相对纯氧和较高的供氧量。在这方面，空气分离在化工中起着重要作用。100多年来，空分技术阶段在低压技术量化阶段发展成为第六代空分装置件，能耗持续下降，效率不断提高。空分装置的设计是为了提供高压和氮气供气体处理用，以及供公共服务部门适当的低压和工作空气使用。空分装置广泛应用对空分装置的性能和技术要求提出了较高的要求。空分装置有两个特点:高压氧和氮产物；氧氮产品有几个压力等级。空分装置的材料是空气，通过空气中的一系列氧氮分离，可以产生不同压力水平的氧氮，以满足整个设施的需求。

一、空气分离的概念以及空分装置运行的重要意义

空气分离是空分简称，主要是使用各种技术从空气中分离各种气体的过程。空气分离不仅可以分离普通氧气和氮气，而且可以分离氦和氦等稀有气体。空气分离对化工非常重要。随着化工的发展，对氧气的需求也在增加。空气分离装置的运行在很大程度上保证了较高的煤炭转化率，为实现化工工业的生产目标提供了必要的条件。在这种新的背景下，化工工业受到高度重视，并处于发展的中心。为此，空分装置的安全运行已成为不容忽视的主要问题之一。为了保证空分装置的发展，必须保证空分装置的安全性和稳定性。空分装置是根据新时期化工的安全需要运行的，目的是实现化工开发的生产目标。

二、空气分离及其工艺流程概述

1.概念。是指空气中不同气体成分具有不同物理特性的空气分离过程，通常是通过分离氧气、氮气和排放稀有气体，如氦、氩气。

2.工艺流程。空气分离装置主要功能是空气中氧气的分离。具体方法:低温精馏、薄膜渗透、变压吸附法。实际处理因工艺流程而异。低温精馏是传统低温过程的一部分，该工艺是基于氧与氮温度(沸点)之差，通过压缩和膨胀空气来空气液化。在精馏塔中，传质传热是通过精馏，氧气和氮气是从液态空气中分离出来的，最后分离氧和氮，深度冷冻与精馏的分离是空气分离最常用的方法之一。薄膜渗透方法是基于扩散方法，根据不同气体分子和薄有机膜之间的不同变质作用，对空气中氮和氮排放进行过滤。膜的穿透是通过压缩空气将空气推入膜分离器进行的。当膜两侧压力差时，压缩空气中的氧气逐渐透过膜，以达到足够的渗透率，将渗透富集进入气产品罐。对于较慢渗透速率氮，它被滞留于膜内，在膜内富集，并引入氮产品罐，以便于空气分离。变压吸附(PSA)用作分子筛作为吸附剂，在一定的压力下，空气中的氧和氮分子在分子过滤筛中的吸附量不同。因此，氮气(氧气)富集在一定时期内，而氧气(氮气)则富集在气相上，以达到分离氧、氮目的。分子筛吸附剂可通过分解循环。目前PSA主要用于通过双吸附塔生产氧气和氮气，两塔交替循环吸附、解吸。

三、化工空分装置安全运行中存在的问题简述

空分装置运行过程中出现的问题归纳如下:如空分装置运行时间较长，气量无法达到设计容量，空分装置精馏塔的压力通常下降到0.68~0.7 MPa。最大0.58-0.62 MPa的压力；设备规范未规定预冷机输出温度；空分装置的持续运行在很大程度上取决于各车间使用的供气。空分设备是一种连续稳定的供给，必须相对稳定。长期和不稳定地使用空分设备构成一定的风险，特别是在工作条件经常变化且措施不会造成不必要的能源浪费的情况下。

四、空分装置的运行安全要点简析

1.运行要求。随着化工规模的扩大和对氧气的需求的增加，化工氧气的提取是我们今天面临的最大挑战之一，因为无论采用何种方法都需要大量氧气。根据对化工消费量的可靠估计，采用环氧乙烷装置，氧气利用率可达13万Nm3/h。根据这些数据，化工项目中起着重要作用，化工稳定安全运行需要不同的空分装置。

2.设计空分装置要求。为了保证空分装置的安全平稳运行，首先必须确定产品规格和实际安装尺寸。符合氧标准和要求，实施化工项目时，氧气不仅是反应性物质，也是气化剂，因此有必要增加氧气需求。这可能是氧气量的比例要求，在计算氧和氧含量时，必须根据气体和最大氧进行计算。然后结合实际操作规程分析了所耗氧装置的实际承载负荷结构和氧气含量的变化，氧气必须符合要求，一般来说，氧含量应大于或等于99.8%。根据氮的特性确定氮的特性和要求，并根据实际压力计算氮量。为了确定氮量，可以通过分析各种设备的氮使用特性和最大使用频率来确定正常氮量和最大氮量之间的差异。。一般来说，氮气的纯度应满足用户的要求，通常，氮气应大于或等于99.9%。

3.空分装置。由于氧气用户，在使用空气分离器时必须考虑其参数之间的正确匹配。基于国内外设备的最大质量数值，但不具备生产和运行性能，从管道配置的角度来看，当空分氧气母管的当前性能配置方案系列的特定组合相匹配时，必须始终予以考虑，在供求方面，空分装置通常可以与多个氧气用户。

4.比较内部和外部压缩过程的安全性。（1）内部和外部压缩，外部压缩也称为常规空分处理。从蒸馏塔底部去除氧气，通过主换热器和氧压缩机实现热回收。这满足了用户的压力，进入了工厂的氧气管网。内部压缩程序与外部压缩程序相同。氧气是从主冷却器蒸发出来的，压缩低氧，达到用户在再次加热时所需的压力。最后，它被输送到工厂的氧气管网。（2）出于安全原因，氧是助燃功能。氧压力过高时，温度逐渐升高，导致爆炸和潜在危险。大型氧压缩机的运行和氧压力是通过压缩大叶轮来实现的，而液氧泵则可在低速和低速压缩，从而导致氧压力增大，这意味着液氧浓度的安全系数高于大气氧压缩。（3）设备优化，作为化工项目的基石，气化炉和空分设备优化始终发挥着重要作用。我国气化炉以及空分设备虽然有一些业绩，但在使用这些关键部件时仍然存在许多问题，特别是大型和超大型空气空分增压机、空压机、氮透、氧透，如高能耗、低安全系数和低安全系统，缺乏稳定性和低效运行。此外，新设备比传统化工业需要更高的技术精度，开发难度较大。在焊接、安装、制造和运输的各个阶段，预计技术差距将有显着改善，以解决现有问题。在设备开发过程中，必须追求清洁、节水和环保工作的目标，以弥补技术差距，逐步开发新设备。气化炉与空分设备，也必须达到设备一体化、规模和技术多样性的目标。发展和更新中压膨胀机、大型空压机、大型离心式液体泵和液体膨胀机也是当前商业化的重要任务。

5.加强组织化作用。由于化工生产是连续生产，实践证明是化工企业安全管理的务实办法。组织的安全管理必须日夜进行，专业人员必须轮流在每个具体领域工作，报告和解决问题，确保安全的生产规程

为确空分装置在化工生产过程中的安全运行，在安全意识的框架内，对空分装置实际运行过程中，特别是在内部和外部压缩过程中，对其进行了适当的安全控制研究和理解，以确保系统的安全，积极引进现代技术和技术方法，不断更新设备，促进工程运行中的安全应用。

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