安阳九天精细化工有限责任公司空分车间8000 m3/h空分设备（型号KDON-8000/4000，以下简称8000空分，）采用氮水预冷系统、分子筛吸附净化、增压透平膨胀机、规整填料上塔等技术，是一套典型的外压缩流程设备，是安阳化学工业有限公司新建20万t/a乙二醇装置的配套工程，主要为乙二醇装置提供纯度为99.6%、压力为0.55 MPa的氧气。8000空分2012年9月3日调试成功，生产出合格的氧气、氮气产品。
1.空分设备的配置
（1）空压机选用的是开封空分设备厂生产的DA880型四级压缩、三级冷却单轴压缩机，由电机驱动，压缩机电机上带有水冷却系统，排气压力0.65 MPA（绝压），流量44000 m3/h 。
（2）预冷系统由水冷塔、空冷塔、4台水泵和1套冷冻机组组成，冷冻机组是由开利公司提供的螺杆型，型号为30HXY065A，2台冷却泵和2台冷冻泵各一用一备。
（3）分子筛纯化系统由2台分子筛吸附组成，切换使用，周期为4 h，再生设备2台（1台电加热器为立式结构，1台蒸汽加热器为卧式结构，根据情况选择使用）。
（4）膨胀机采用增压膨胀机，由开封空分设备有限公司生产，一用一备。
（5）精馏系统的下塔为筛板塔，上塔采用规整填料塔，在其他参数不变的情况下，仅采用此技术效率可提高5%以上。
（6）氧压机（型号ZW-70/2）为立式双级双缸双作用水冷无润滑活塞式压缩机。
2.流程简述
原料空气经自洁式空气过滤器去除灰尘和机械杂质，在离心式空压机中被压缩至0.53 MPa、100 ℃左右，经空气冷却塔洗涤冷却至8～10 ℃后进入分子筛吸附器，以除去压缩空气中的H2O、CO2、C2H2和碳氢化合物。出分子筛的空气温度为12～14 ℃，分成3路：一路进入分馏塔，经主换热器与返流气体换热后被冷却至饱和温度(-173 ℃)，并有少量气体液化，这些气液混合物一起进入下塔；另一路空气（8000 m3/h）作为膨胀气体，经增压机增压并经冷却器冷却后也进入主换热器与返流气体换热，被冷却至-115 ℃左右后从主换热器中部和底部抽出去膨胀机，膨胀后的空气进入上塔中部；第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气使用。
在下塔，空气被初步分离成氮气和富氧液空，在塔顶获得纯度为99.99%的气氮，进入主冷与液氧换热冷凝成液氮，部分液氮作为下塔的回流液，另一部分液氮经过冷器过冷、节流后进入上塔顶部，作为上塔回流液；下塔釜液O2含量为36%的液空经过冷器过冷、节流后进入上塔中部参加精馏。
不同状态的3股流体进入上塔，经再分离后，在上塔顶部得到流量约16000 m3/h、纯度为99.99%的氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔。上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮气加热而蒸发，其中8000 m3/h、纯度99.6%的氧气经主换热器复热后出分馏塔，其余部分作为上升蒸气参加精馏；上塔上部尚有约16000 m3/h的污氮抽出，仍经过冷器、主换热器复热引出分馏塔。
主冷引出的80 m3/h（标态）液氧进入液氧量筒，积累到一定液位后排至液氧储槽内销售，也可用作稀释主冷碳氢化合物的浓度，以进一步保证主冷的安全。
从分馏塔出来的16000 m3/h污氮，其中10000 m3/h去HXK-45000/5.3型纯化系统再生分子筛，其余去水冷塔升温、增湿后放空。
合格的氮气出分馏塔后，通过氮压机升压至0.5 MPa后并入中压氮气管网去单位使用，其余去预冷系统的水冷却塔，升温、增湿后放空。
合格的氧气出分馏塔后，通过氧压机升压至0.5 MPa后并入用户氧气管网供乙二醇和九阳气化使用。
3.改造前的生产实际情况
公司原有1套开分迪尔公司的4000 m3/h制氧装置（以下简称4000空分），产品主要为九阳公司生产甲胺、DMF使用。新增的这套8000 m3/h制氧装置配套新建的20万t/a乙二醇装置，氧气使用量最高为5000 m3/h，还剩余3000 m3/h的氧气，完全可以满足九阳公司生产甲胺、DMF使用。根据公司目前2套制氧装置的产量以及各系统氧气和氮气的使用情况，为了充分发挥空分装置的互备能力，最大限度发挥装置的整体效益，公司决定在8000空分装置安装施工时实施2套制氧系统的互通技改。
4.改造方案
九天空分对现场的管线走向、管廊位置进行充分勘察和研究后，分别做出了氧气、低压氮气、中压氮气、仪表空气4种产品的联通方案。
（1）氧气方案
将乙二醇8000空分与九阳空分送至气化的氧气管线连接，这样可以将8000空分的富余氧气送至九阳气化车间，从而把九阳4000空分停运。
氧气由8000空分分为2路：一路从分馏塔的低压氧气管线上引出DN250管线，与4000空分送至气化车间的DN300氧气管线连接，在8000空分不开氧压机的情况下直接将氧气送至九阳气化车间；另一路从氧压机后引出DN250管线，与4000空分送至九阳气化车间的氧气管线连接，降压至35 kPa后供九阳气化使用，从而保证氧气压力的稳定，同时满足不同生产情况下的使用。
（2）氮气方案
氮气由8000空分分为2路：一路从分馏塔内引出低压氮气，与4000空分氮压机入口管线连接，利用4000空分氮压机压送中压氮气至各用户；另一路通过8000空分自身的氮压机提压后与九天中压氮气总管连接。这样就既可以送中压氮气，也可以送低压氮气，或通过九阳4000空分的氮压机送中压氮气，而且若8000空分出现了问题，九阳4000空分的中压氮气和低压氮气也能送至8000空分和乙二醇系统。
（3）仪表空气
乙二醇仪表空气系统仅有2台60 m3/min螺杆空压机，正常时一开一备，一旦空压机停车，将造成乙二醇系统停车，存在较大的安全风险。 经过现场勘查，将乙二醇仪表空气管线与九天仪表空气管网进行联通，九天仪表空气管网与新区空干站管线已经联通，这样就形成了1个乙二醇、九天、新区空干站仪表空气管网，保证在系统出现问题时有足够的缓冲时间，保证整个仪表系统的安全稳定。
5.方案的实施
2012年1月，利用整个九天系统大修的机会，对4个联通管线实施了甩头，2012年8000空分装置安装施工时，对联通管线进行了铺设，2012年4月对所有管线进行了试压试漏，2012年5月对氧气管线进行了脱脂。
6.技改效果及效益
生产实践表明，2套制氧系统互通技改后，减少了8000空分装置的产品浪费，2套空分装置的产品得到了最大限度地使用，既保证了各系统的安全稳定运行，又降低了运行成本。技改前，4000空分每天的运行电费约2万元，技改后，4000空分停运，年可节约运行电费300多万元，明显降低了DMF系统的生产成本，达到了节能增效的目的。
（九天精细化工 刘言信 何贵平 常芳芳）