摘要：空分装置是以空气作为原料，通过离心式压缩机、全低压常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷的流程，把空气由气态变为液态，再经过精馏过程逐步分离出氧气、氮气和氩气。向需要氧气和氮气生产的装置输送，液氩外卖。虽然空分装置的运行提高了氧气和氮气生产的效率和质量，但是在运行中还存在着很多缺点和不足，本文就从空分装置的长周期运行流程入手，分析了运行中存在的缺陷，并对空分装置运行中出现问题的解决办法进行了深入探究。
关键词：空分装置；运行；问题；解决办法
1前言
空分装置可以有效的将空气根据沸点不同进行分离，最终得到氧气、氮气等各种气体，目前的空分装置工作温度为77k。在19世纪末期，人们发现在低温下空气可以液化，而氧气和氮气有不同的沸点，而制成的这一套装置，第一套空分装置是在100年前制成的，它可以用来进行金属的焊接与切割等，在上世纪30年代末，人们发现了氮肥的制备工艺，因此，这套空分装置就可以把氮气也进行分离，这种装置可以同时进行氮气和氧气的制备，所以改称空气分离设备。在日常生产中，要想保持氮气生产的稳定性，就需要提高对空分装置的重视程度，工作人员要对空分装置进行实时的观测，确保运行中的问题能够得到及时的发现，并将问题立即上报，做到尽早解决。
2空分装置的运行流程
空分装置在运行中将空气作为原料，在经过除尘压缩和预冷机冷却后，再使用水分离器去除空气中的冷凝水，最后借助分子筛纯化器实现空气的净化，去除空气中的水分、二氧化碳和杂质。随后纯净的空气将进入分馏塔中，经过板式热交换器时，被返流气冷却至适宜的温度流入精馏塔底部，再在精馏塔内由底部至顶部逐板上升，并与塔内的回流液进行反应，通过物质之间和热量之间的传导实现精馏，从而获得纯度较高的氮气。
在氮气的提取上，部分氮气由精馏塔顶部进行抽出，再由被蒸馏的空气复热，在达到常温后便形成了可输出的产品氮气；剩下的氮气在经过液化后，成为了精馏塔的回流液，或是装进液氮罐中，进行储存或是输出。精馏塔的回流液由于长期集中在精馏塔底部，所以便形成了氧气较多而回流液较少的状态。针对这个状况，可将回流液抽出并经由液空过冷器进入干式主冷器，使氮气液化。废气则经过复热后进入透平膨胀机，在温度降低后通过板式热交换器恢复至常温后排出冷箱，剩下的废气可作为再生能源和透平膨胀机制动风机的气源。
3空分装置长周期运行中存在的缺陷
空分装置在经过几年的运行后，会出现很多问题：1、运行几年后空分装置的产气量有所下降，逐渐达不到设计能力的标准，而且空分装置的精馏塔压力大不如前，有着明显的下降；2、设备说明书的不完善，缺少对预冷机出口温度如何设定的说明；3、由于各车间对氮气的使用量不同，导致空分装置没有连续性、稳定性的运行。空分装置是一个需要连续运行、供气的装置，只有前期保持稳定性，后期才能保证供气量处于平稳的状态。如果长时间的用气不稳定，就会使空分装置的运行受到阻碍，甚至产生一定的危险，尤其是在各车间用气量变化幅度较大时，若是不采取有效的应对措施，将直接导致氮气能源的不合理利用和浪费。
4空分装置长周期运行技术研究
通过对该装置运行的研究和分析，制约空分设备长周期运行的主要原因在压缩机系统、预冷系统、净化系统、膨胀、制冷、换热系统和分离系统。如果要保证空分装置长周期运行，就要确保这些系统安全运行，在日常运行维护中做好注意事项。
4.1压缩机系统
压缩机的种类很多，空分设备当中应用到比较多的有离心式压缩机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机和轴流式压缩机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆机组问题出现最多的振动高、冷却效果差。因此，日常运行主要保证润滑油温度、机间风温、冷却等正常运行。
离心式压缩机是一种高速运转的设备，为保证机组安全运行，在机组轴瓦和变速齿轮等处必须使用润滑油进行润滑，因此润滑油的温度高低对机组运行状况起着决定性的作用。油温过低一般发生在压缩机开机前，由于压缩机停用，导致润滑油温度低，因此开机前必须将机组油温加热到40℃以上，否则开机后容易加大机组传动部位的摩擦，使设备得不到充分润滑，给设备造成危害。油温过低主要发生在冬季，可采用的方法主要有：加强厂房的密封和采暖保温，同时在室内可关闭油冷却器循环水阀门，保持油温在40℃以上。机组油温过高是另一个影响机组运行的因素。机组油温过高主要发生在机组运行中，以兰州石化8000Nm3/h制氮装置目前所用的英格索兰机组为例，它的机组油温要求控制在40℃~45℃之间，高于49℃则对机组可能使油质变差，润滑油起不到润滑效果，这样会加大设备的磨损。导致油温过高的因素较多，且主要发生在夏季，其中主要因素有：气温过高；循环冷却水的温度较高或油冷却器堵塞；油冷却器效率低等。可采取以下方法降低油温：夏季循环冷却水的水温居高不下，使油冷却器的效果不佳，油温升高。
4.2预冷系统
预冷机组是针对空气分离及相关行业（空分制氧、制氮等）要求对压缩空气进行预冷，空气出口温度在5~8℃左右的特点，研制开发的新产品；预冷机常见故障有空气压降太大、除水情况不良、全部不运转、正常运转但效果不佳、启动后运转不良、自动排水系统不良等。
操作中注意事项：（1）应尽量避免机组长时间在无负荷状态下运行；（2）禁止机组连续启动，以免导致压缩机损坏，停机后必须间隔5min以上才能再次开机；（3）若设备长时间停机，在开始使用前需送电2h以上才能开机，使润滑油充分加热，若短时间停机就不许切断电源；（4）冰冻天气设备停用时应及时排除冷凝器中的冷却水。
4.3膨胀机系统
膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得能量的机械。膨胀机常用于深低温设备中。膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。活塞膨胀机主要适用于高压力比和小流量的中高、中压深低温设备。透平膨胀机与活塞膨胀机相比，具有流量大、结构简单、体积小、效率高和运转周期长等特点，适用于大中型深低温设备。在使用中经常发生超速、机后压力超高、卡机等各种故障。膨胀机故障的原因主要是振动较高，联锁停机，造成振动高的原因主要分为转子动平衡不良、安装、检修不良引起的振动、轴承磨损、油系统影响、机前过滤器影响、机后压力波动变化等情况。
4.4空气分离系统
空气分离系统中主要做好对氮气氧含量的控制、氮塔液位控制、主冷液氧总烃含量控制。氮气氧含量是装置最重要的质量指标，它的波动将造成分馏塔工况的改变，严重的情况下还会影响炼油装置的生产安全。分馏塔液位是保障装置正常运行的重要指标，它的波动将造成分馏塔精馏工况的改变，破坏空分装置整体冷量的平衡，严重的情况下还会威胁装置的安全生产，导致停工事故。分馏塔主冷液氧总烃含量是保障分馏塔正常运行的重要安全指标，如果主冷液氧烃含量超标将会威胁装置的安全生产，导致停工事故，严重将会引起分馏塔爆炸。
5结束语
空分装置的安全使用与维护技术对于化工企业的稳定运行意义重大，需要结合新技术、新思路对其进行完善与创新，对于泄漏、管道堵塞等常见问题做到及时的排查与解决，通过现代化的方法，结合实际的经验，保证工作的质量，使得设备使用更加有保障。
参考文献：
[1]李敬海.空分装置运行中出现的问题及解决办法[J].化工管理，2016，21：91.
[2]李善恩.论空分装置在日常运行中的安全问题与对策[J].中国石油和化工，2016，S1：58.
论文作者:张鹏贤
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/22
标签：装置论文; 氮气论文; 空分论文; 精馏论文; 机组论文; 分馏塔论文; 压缩机论文; 《基层建设》2018年第5期论文;