三机联合体操作工艺在压缩设施中的效用研讨

　　中国石油大庆石化公司水气厂空分车间共有2 套空分设备， 主要担负着向大庆石化公司各装置供应氧气和氮气的任务。10000 m 3 / h 空分设备于1985 年 11 月正式投产， 加工空气量 52600 m 3 / h，氧气产量 10000 m 3 / h， 氮气产量 30100 m 3 / h.

　　6000 m 3 / h 空分设备于 1988 年 8 月24 日正式投产，加工空气量 38000 m 3 / h， 氧气产量 6000 m 3 / h、氮气产量 13000 m 3 / h.

　　空压站有 2 台离心式英格索兰压缩机 （ Y 4、Y 5） ， 设计压缩空气量均为 12000 m 3 / h， 主要担负着管网仪表空气和工业空气的供给任务。

　　10000 m 3 / h 空分设备作为主设备运行， 由空压机 ST CP 1输送压力空气， 担负外供氧气和氮气的任务。6000 m 3 / h 空分设备由于产量低、能耗大， 只作为备用。在空压机 ST CP 1发生故障需长时间停车处理， 且空分设备液体外送储备量不能满足需求， 而又来不及启动 6000 m 3 / h 空分设备的情况下， 外网氧气、氮气不能正常供应， 会造成后续各装置不能连续正常生产。因此， 车间提出， 当空压机 ST CP 1发生故障时， 采取 6000 m 3 / h 空分设备配套空压机 TC、空压站 Y 4压缩机和 10000 m 3 / h空分设备配套氮压机 NCP 2三机联合供气操作技术， 以保证 10000 m 3 / h 空分设备维持运行， 从而确保事故状态下外网氧气、氮气的正常供应。

　　2 三机联合供气的工艺流程

　　三机联合供气方式的工艺流程 所示。其供气操作方式为： T C、Y4 和 NCP 2 3 台压缩机并联， 代替空压机 ST CP 1向10000 m 3 / h 空分设备供气。将三机顺次逐步切入， 同时空压机 ST CP 1逐步切除。但这种联合供气操作只适用于生产应急的特殊情况， 不适合正常生产操作。

　　3 应用三机联合供气操作技术难点

　　（ 1） 三机联合供气过程中气量损失过大， 切换操作难度大， 因空气量不足、压力不稳造成工况波动， 精馏塔系统可能出现持续液悬现象， 产品氮气质量将会周期性波动。

　　（ 2） 三机联合供气时， 涉及的装置多， 各岗位操作复杂， 具有风险性， 只能在紧急情况下使用。

　　（ 3） 由于在分子筛吸附器周期性切换过程中没有流量调整手段， 极易造成精馏塔系统发生液悬。

　　（ 4） 由于 10000 m 3 / h 空分设备空压机 ST CP 1停运后， 其驱动蒸汽轮机不用蒸汽， 分子筛再生气的加热蒸汽热值下降， 导致分子筛的再生峰值偏低， 只能采取延时加热来保证分子筛的再生效果。

　　4 三机联合供气操作过程

　　4. 1 三机切入前的准备工作

　　（ 1） 2 套空分设备、空压站空气连线各阀门处于关闭状态。

　　（ 2） 解开 NCP 2入口法兰， 加设过滤网； 氮气出口阀关闭， 并加设盲板， 做好压缩空气的准备。

　　（ 3） 启动空压机 TC， 并升压至 0 53 M Pa， 将空气送至空气连通阀 KL 1 前； 检查导淋阀 DL 1，排放 2 分钟， 正常后关闭。

　　（ 4） 打开 Y 4出口阀、工业空气外供阀 F 10、空气连通阀 KL 2 1、KL 2 2， 控制 Y 4出口压力为0 68 MPa； 检查导淋阀 DL 2、DL 3， 排放 2 分钟， 正常后关闭。将空气送至空气连通阀 KL 2 3、KL 2 4 前。

　　（ 5） 启动 NCP 2， 并升压到 0 8 MPa， 打开空气连通阀 KL 3 1， 将空气送至空气连通阀 KL 3 2 前。

　　准备工作完成后， 将 10000 m 3 / h 空分设备的加工空气量控制在 46000 m 3 / h.

　　4 .2 三机逐步切入和空压机 ST CP

　　1逐步切除的操作（ 1） 10000 m 3 / h 空分设备**主控人员监视管网氧、氮气压力、空气量、精馏工况； **巡检人员将液体中压罐充液到 80% ， 冷却液体泵； 第二主控人员将液氮中压罐升压至 0 7 MPa、液氧中压罐升压至 1 7 MPa， 保证随时外供气体； 第二巡检人员在现场保证切换过程中溴化锂机组的正常运行； 空压机岗位人员将 ST CP 1设为手动操作， 控制出口压力为 0 55M Pa； 产品压缩岗位人员做好NCP 2压缩气体切换准备。如果出现产品氮气纯度高于 5 10 - 6 O 2的情况， 产品岗位人员立即将NCP 2降负荷运行或停机， 液体系统外供气体。

　　（ 2） 将空压机 TC 出口压力提高到 0 56 MPa并保持稳定， 10000 m 3 / h 空分设备的操作班长缓慢打开 KL 1 阀， 第二主控人员配合缓慢关闭 ST CP 1出口阀 D 1001， 阀门开关动作时间控制在 30分钟左右。当空分设备加工空气流量 FRQC 1 大于46000 m 3 / h 时， 10000 m 3 / h 空分设备空压机岗位人员将 ST CP 1的压缩空气放空， 以使加工空气压力保持在 0 53 MPa.

　　（ 3） 10000 m 3 / h 空分设备**主控人员及时调整精馏工况。

　　（ 4） 一旦 D 1001 阀全部关闭， 就按下列步骤操作， 将 Y 4和 NCP 2的压缩空气导入 10000 m 3 / h空分设备： 当下塔压力低于 0 48 M Pa 时， 准备将 Y 4的压缩空气导入 10000 m 3 / h 空分设备； 10000 m 3 / h空分设备操作班长打开 KL 2 2 阀，缓慢打开 KL 2 4 阀， 将空气送入 10000 m 3 / h 空分设备， 本次操作控制在 25 分钟内完成， *后全开KL 2 3 阀； 在导气过程中， 空压站岗位人员控制 Y 4出口压力为 0 68 MPa， 流量为 12000 m 3 / h；当 10000 m 3 / h 空分设备的加工空气量低于41000 m 3 / h 时， 准备将 NCP 2的压缩空气导入10000 m 3 / h 空分设备； % 缓慢打开 KL 3 2 阀， 打开时间控制在 10 分钟； 控制 NCP 2出口压力为0 8M Pa.

　　（ 5） 导气全部结束， 10000 m 3 / h 空分设备**主控人员严格按开工调纯程序进行调纯。当空分设备加工空气量上升至 42000 m 3 / h 以上， 产品氧气量在8000 m 3 / h 以上， 产品氮气量在 25000 m 3 / h以上， 且精馏工况稳定， 氧气和氮气纯度合格， 方可视为空分设备工况正常。

　　（ 6） 10000 m 3 / h 空分设备空压机岗位人员按操作规程和操作卡停运 ST CP 1， 待处理故障。

　　5 三机联合供气操作技术应用

　　2008 年 10 月 20 日， 因 10000 m 3 / h 空分设备配套空压机的驱动蒸汽轮机抢修， 空分车间经过研究决定采用三机联合供气操作技术。从 14： 10 至15： 20， 历时 70 分钟， 成功完成了三机联合供气操作过程， 保证了 10000 m 3 / h 空分设备连续正常运行， 同时保证了管网氧、氮气质量和压力， 为蒸汽轮机抢修提供了时间保障， 也避免了后续生产装置因气体供应不稳定而停产。此次， 三机联合供气共计运行 100 小时， 产品氧气、氮气全部外供， 产生经济效益约 100 万元。

　　（ 1） 严格执行 四有一卡 和 四有工作法，保证导气操作过程全面受控。

　　（ 2） 导气操作过程中， 车间组织协调到位， 各装置岗位人员密切配合， 精细操作， 严密监控，10000 m 3 / h 空分设备运行工况稳定， 各参数在控制指标范围之内， 没有大的波动， 保证了外网氧气、氮气的质量和连续供应。

　　（ 3） 导气操作前将 10000 m 3 / h 空分设备加工空气量降低至 45000 m 3 / h， 减小了空气进塔时的气流冲击； 同时， 操作 KL 1、KL 2 4、KL 3 2、D 1001 阀时动作缓慢， 控制操作时间、顺序进行，严格控制切入机组出口压力稳定， 尽量保持气流平稳进入精馏塔系统， 减小了精馏塔系统产生液悬的可能性。这也是此次导气操作的成功之处。

　　6 三机联合供气操作技术存在的问题和改进措施

　　由于 10000 m 3 / h、6000 m 3 / h 空分设备空气连通阀均为手动蝶阀或截止阀， 操作时控制难度相当大， 容易造成 10000 m 3 / h 空分设备精馏塔系统出现液悬， 所以应将导气连线上 4 个关键的手动阀KL 1、KL 2 4、KL 3 2 和 D 1001 改为自动阀， 并由 10000 m 3 / h 空分设备的 DCS 控制系统控制， 以达到降低操作风险、实现集中自动控制的目的。

　　7 结束语

　　中国石油大庆石化公司水气厂空分车间根据空分设备及其配套设备的实际情况， 提出了三机联合供气操作技术方案， 实际应用验证了该技术的可行性， 经济效益可观。三机联合供气操作技术确保了事故状态下产品氧气、氮气的连续供应， 大大提高了空分设备的应急保安能力。