苏礼勇，周程
(靖远煤业集团刘化化工有限公司，甘肃 白银730900)
［摘 要］甘肃刘化（集团）有限责任公司22 000 m3/h空分装置采用中压膨胀空气进下塔、液氧液氮双泵内压缩、全精馏无氢制氩工艺流程。22 000 m3/h空分装置停车时，原通常采用带压（空压机在线）排液加温操作，存在诸多缺点或不足；近年来，依托已有的空压站、7 000 m3/h空分装置分子筛纯化系统提供的加温吹扫气源，经过对空分装置停车排液、静置、加温吹除等工艺操作环节风险因素的辨识，创新管理思路，22 000 m3/h空分装置排液加温操作中多采用空压机离线的节能模式（静压排液）。实践表明，通过采取一系列安全节能措施，合理控制冷箱内设备的关键部位、阀门及管线盲点排液，加快操作速度，空分装置排液加温实现了安全控制与节能降耗的双重目的。
［关键词］空分装置；排液加温；安全规则；操作步骤；注意事项；空压机在线模式；空压机离线模式；停车费用测算
［中图分类号］TB657.7 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）04-0050-04
0 引 言
我国是能源消费大国，能源消费约占全球能源消费总量的23%，但能源利用效率却仅约33%，比发达国家低约10%，差距明显。国家在“十三五”提出“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，以开源、节流、减排为重点，将着力提高能源使用效率列为国家能源发展战略。石化产业所涉及的工业气体主要有压缩空气、氧气、氮气、氩气等，而空分装置是产业链中最大的耗能者，在我国，合成气的生产成本中制氧（氧气）成本占比达30%以上，高出发达国家约30%，我国工业气体领域的节能还有较大的提升空间。
近几年来，靖远煤业甘肃刘化（集团）有限责任公司（简称甘肃刘化）对其园区空分装置从技术优化改造和加强基础管理两个方面开展降本工作。
（1）大力推行操作技术创新和“小改小革”合理化建议活动，研究开发了系列节能新措施，主要成果有22 000 m3/h空分装置启动操作全过程优化、氩精馏系统临时停车后冷态投氩8 h内产品合格的操作实践（冷态投氩指氩精馏系统临时停车后进行冷冻操作、积液调纯、产品合格的历程，用时一般在36 h；通过技术探索、优化工艺操作步骤，抓住投氩操作的几个关键点，8 h内就能顺利产出产品）、氩产量达标达产工况考核、增压机级间气体冷却器在线酸洗及上水/回水管线改造、水冷塔进水系统优化改造、分子筛纯化器配套蒸汽加热器泄漏分析及处理、200 m3液氩贮槽防污染措施落实等。
(2)在基础管理中创新管理思维，全面落实岗位责任制，对关键设备、岗位实行工作票制度，深入推进质量标准化、精细化管理，尤其是在空分装置生产现场、液体产品充装区域、压缩厂房空压岗位等巡检岗位，全面推行节能降耗的劳动竞赛机制和标准化操作（如设定了空分装置启动达标时间跟踪、氩精馏系统启动达标、停车排液加温模式的对标管理，推行机电化仪多工种联合巡检的生产管理机制），解放思想、转变思路，为甘肃刘化渡危求存、转型发展进程中在技术创新、人才培养、规范运作、精细管理等方面打下坚实的基础。
1 22 000 m3/h空分装置及其排液加温简况
空分装置停车时，甘肃刘化原通常采用带压（空压机在线）排液加温操作，其缺点或不足是，空分装置上下塔不能同时排液，易发生窜压而引发事故；液体流路排放死角多，容易出现汽化及喷溅现象，排液后要适当静置使得主空压机空转而消耗电能，液体喷射器处要有专人看守且不能动火等。近年来，受原料天然气冬季“限工保民”政策的影响，甘肃刘化组织生产负荷季节性调整，其22 000 m3/h空分装置与7 000 m3/h空分装置需进行切换，无法实现单套空分装置的长周期运行。而空分装置在低温工况下运行，反复加温冷冻操作易造成设备、管线、阀门的泄漏，影响其安全性；通过对空分装置排液加温特殊操作过程中风险因素进行辨识等，决定对其排液加温操作模式进行调整。
甘肃刘化22 000 m3/h空分装置由杭州杭氧股份有限公司设计制造，采用中压膨胀空气进下塔、液氧液氮双泵内压缩、全精馏无氢制氩工艺（其工艺流程见图1）。22 000 m3/h空分装置自2012年1月8日建成投产以来，在其停车排液加温吹除操作过程中，甘肃刘化生产部门依托已有的空压站（空压站是建厂初期建成投用的，多年来经过不断改造目前只保留原过滤干燥、贮存分配系统，通常作为提供工厂空气、仪表空气的附属装置，经其压缩的湿空气后续经过空冷、过滤干燥系统，满足主生产系统用气需求）、7 000 m3/h空分装置分子筛纯化系统提供的加温吹扫气源进行22 000 m3/h空分装置排液加温。
空分装置在冷箱内低温环境下将空气液化后，再利用氧、氮的沸点不同将它们予以分离，制取氧、氮、氩产品。同步停车排液加温操作是空分装置同步积液调纯启动操作的逆过程，虽然停车费用不可避免，但是不同排液加温操作模式产生的费用却大相径庭，值得摸索与总结。通过分析22 000 m3/h空分装置主空压机在线与不在线两种操作方法在安全停车过程中的应用模式，经过对装置停车排液、静置、加温吹除等特殊工艺操作环节风险因素的辨识，创新管理思路，培育创新思维，制定措施付诸实践，对标分析实施效果，在空分装置安全停车、节约停车费用等方面取得了明显的成效，具有很强的引领与示范作用。
2 空分装置排液加温的原因及分类
正常情况下，空分装置经过长期运行后，在分馏塔系统的低温容器和管道内可能产生冰、干冰或机械粉末的沉积，精馏塔阻力会逐步增大，因此一般空分装置运转2 a后需要对分馏塔系统进行加温解冻以去除这些沉积物。如果在运转过程中发现热交换器阻力和精馏塔阻力增大，导致气体产量和纯度达不到指标要求（此种情况往往与操作维护不当有关），就要提前对分馏塔系统进行加温解冻。
空分装置同步加温吹除大体可分为原始安装吹除及裸冷启动加温吹除、检修及技改后加温吹除、备用机组热启动加温吹除、达到运行周期后加温吹除、设备故障状态加温吹除、系统局部处理加温吹除、低温液体泵加温吹除等几类。加温吹除过程中，须严格控制空分冷箱内单元设备、阀门管线升温速率在30 ℃/h以内（加温吹除初期的升温速率控制在10 ℃/h左右），使空分冷箱内高压板式换热器、低压板式换热器、氧氮精馏塔、氩精馏塔、过冷器、膨胀机、液体泵（液氧泵、液氮泵、液氩泵）、液体贮槽单元设备及工艺管线、阀门、绝热材料珠光砂等通过彻底的加温吹除恢复至常温状态；加温结束后，要用干空气保持系统处于正压状态，防止外界不纯物质侵入而形成污染。
3 空分装置排液加温的安全规则
空分装置排液加温之本质安全（涵盖运行本质安全、设备本质安全、人员本质安全、环境本质安全、管理本质安全），是将低温单元设备、低温液体特性、氧氮氩介质的安全特性融入到装置加温吹除实施过程当中，消除风险和危害，预防事故，避免产生严重的后果，如此可以使应急准备工作更有针对性和实效性。
更多内容详见《中氮肥》2021年第4期