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］近年来，甘肃刘化（集团）有限责任公司不断创新空分装置启动模式，探索22 000 m3/h空分装置（采用内压缩流程）“同步积液调纯”操作法。简介常规“分步积液调纯”操作法并剖析其特点，着重阐述“同步积液调纯”操作法的操作步骤及其优劣、同步积液调纯过程主要设备操作要点等。经测算，22 000 m3/h空分装置采用同步积液调纯操作法启动一次，节电效益可达30.38万元。此举使空分装置的启动操作变得更加简便，可有效降低冷箱内设备和管线冷热温差变化产生的交变应力破坏，化解各系统频繁操作带来的各类风险，降低操作人员的劳动强度、缩短启动时间，装置启动后氧气、氮气产品质量稳定，不需要作进一步的工况考核便可尽早并入生产系统，促进了企业的安全生产、节能降耗，可为同类型空分装置的优化操作起到一定的示范作用。
［关键词］空分装置；启动操作；分步积液调纯；同步积液调纯；全过程操作优化；操作要点；节电效益
［中图分类号］TB657.7 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）03-0069-05
0 引 言
甘肃刘化（集团）有限责任公司（简称甘肃刘化）KDONAr-22000/24000/700空分装置是配套400 kt/a合成氨装置天然气转化系统的节能技改关键项目之一。22 000 m3/h空分装置采用常温分子筛净化、空气增压循环、中压膨胀空气进下塔、氧氮双泵内压缩、全精馏无氢制氩工艺，主要为合成氨生产供应合格的氧气、氮气，并生产一定量的液氧、液氮、液氩产品；本装置由杭州杭氧股份有限公司成套设计制造，于2012年1月8日建成投产。
在空分装置加温吹除、冷态/热态启动不同操作状态下，据空分理论知识并结合工艺流程的特点，借鉴以往空分装置管理的经验，近年来甘肃刘化以风险管理、系统管理为指导思想，对22 000 m3/h空分装置开车进行同步积液调纯操作技术攻关，研究应用同步积液调纯操作法，达到了预期目的。总结22 000 m3/h空分装置同步积液调纯启动全过程优化操作方法并提出若干建议，旨在提高管理人员、操作人员业务技术素养及操作过程的安全可控性，从而避免事故对操作人员、动静设备造成的伤害，降低操作人员的劳动强度。
1 原空分装置启动操作简况
空分装置启动，常规操作采用“分步积液调纯”操作法，其核心是液氮调节阀的“开—关—开”操作，实际上是通过恰当地分配冷量，使主冷尽快冷透积累起液体，从而启动空分装置的一种操作方法。其操作要领为：① 在空分装置启动的第四阶段一开始，全开液氮调节阀和上塔吹除阀，以便从主冷中压通道和低压侧导走热量，将主冷冷透，当液氧出现、液面上涨时，液氮调节阀继续保持开启状态，吹除阀可缓慢关闭；② 当膨胀机满负荷运转而主冷液位上涨开始停滞时，逐渐关小液氮调节阀，直至关死［要掌握好关阀的时机及速度，液氮调节阀关得太慢或太晚，板式换热器中部温度太低，会出现过冷（此时需停1台膨胀机，以减少分配给板式换热器的冷量），使膨胀机前温度过低而难以调节；液氮调节阀过早关死，则可能减少入塔空气量；若调节得当，膨胀机可保持全开，主冷液位不断上涨］；③ 当主冷液位上涨至80%时，再将液氮调节阀逐渐打开，以调节下塔液空纯度和上塔液氧纯度，改善上、下塔精馏工况。
自2008年以来，甘肃刘化对原6 000 m3/h空分装置、7 000 m3/h空分装置（此2套空分装置均采用常规外压缩流程）启动操作进行专项调研，发现装置在积液阶段液氮去上塔节流阀不开不投运主冷、减少主冷液体蒸发，从表面上看，由于减少主冷蒸发量、塔板上不产生精馏工况，冷量集中在主冷氧侧、液位上升较快，可一旦调纯开始，就会引起主冷液位快速下降，导致上塔压力迅速上涨、精馏系统温度紊乱。
2 分步积液调纯操作法剖析
“分步积液调纯”操作法的特点是，空分装置主塔积液与调纯分步实施。在空分装置冷态、热态启动过程中，首先对冷箱内单元设备如氧氮精馏塔、板式换热器、过冷器、主冷、管线及阀门等集中进行冷却；当主冷积液至正常运行值3 000～3 200 mm后，再进行氧气、氮气、污氮气纯度调节，从而使精馏系统达到物料平衡、组分平衡、冷量平衡。这样一来，空分装置启动过程可分为3个步骤，即“不稳定状态→稳定状态”积液环节、“不稳定状态→稳定状态”调纯环节、工况稳定性考核环节（甘肃刘化合成氨装置甲烷化系统、氨合成系统等对氮气的质量要求高，空分装置启动分步积液调纯操作完成后，习惯上还有8 h工况稳定性考核过程）。分步积液调纯操作法的优劣分析如下。
（1）由于高压节流阀（40HV0015）节流开启滞后，不能尽早充分发挥其高压高焓降优势，高压板式换热器（E4002A/B）中部温度高、中压膨胀机转速高而流量小，空分装置冷却、积液阶段处于冷损大、制冷量低、工况紊乱的不稳定状态，导致空分装置冷却和主冷积液时间较长。
更多内容详见《中氮肥》2021年第3期