[摘 要]近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，國(guó)家越來(lái)越重視工業(yè)的安全生產(chǎn)�？諝馍罾浞蛛x行業(yè)是工業(yè)的重要組成部分，對(duì)其行業(yè)的典型危險(xiǎn)及有害因素進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)空氣分離存在的安全隱患，并處理能夠提高空氣分離過(guò)程的安全性，提升分離效果，推動(dòng)空氣深冷分離行業(yè)的快速發(fā)展。因此，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)重視空氣深冷分離的研究工作，嚴(yán)格控制分離工藝參數(shù)，降低安全事故的發(fā)生幾率。
　　[關(guān)鍵詞]低溫深冷分離技術(shù)；分離設(shè)備；節(jié)能改造
　　中圖分類(lèi)號(hào)：S345 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0234-01
　　1.空氣深冷法分離的基本原理
　　自然形成或人工合成的介質(zhì)通常為混合物形式，混合物各組分分離提純后均具有不同的利用價(jià)值。深冷分離系根據(jù)介質(zhì)各組分沸點(diǎn)的差異，利用傳熱、傳質(zhì)設(shè)備使各組分分離。以空氣分離為例，其基本原理如下：
　　原料空氣在傳熱設(shè)備中進(jìn)行熱量交換至低溫飽和狀態(tài)后送入傳質(zhì)設(shè)備，在塔內(nèi)逐級(jí)熱質(zhì)交換使各組分在操作壓力和溫度下液化、氣化，空氣在塔內(nèi)變成液體聚積在塔底，利用氧、氮沸點(diǎn)之差使之分離，成為產(chǎn)品氣和富氧空氣。分離產(chǎn)品經(jīng)主換熱器復(fù)熱后送出分餾塔，產(chǎn)品氣使用點(diǎn)，富氧氣一部分去純化器再生，多于富氧氣出分餾塔直接放空�？諝獾纳罾浞蛛x過(guò)程是一個(gè)物理過(guò)程，空氣冷卻與液化并使冷箱內(nèi)的各部分冷卻到各自的工作溫度并始終維持在各自的工作溫度，所需要的“冷量”主要是膨脹機(jī)提供的。
　　2.深冷裝置應(yīng)用
　　2.1 聚乙烯裝置中的應(yīng)用
　　深冷分離回收烯烴成套裝置于2012年10月交付中國(guó)石化中原石油化工有限責(zé)任公司，經(jīng)過(guò)26天安裝調(diào)試，一次投料試車(chē)成功。在驗(yàn)收合格后該裝置目前已正式并入生產(chǎn)系統(tǒng)用以深度回收膜分離尾氣中殘存的有效組分。深冷分離回收烯烴裝置工藝流程：來(lái)自膜分離裝置的-10℃膜分離尾氣，經(jīng)過(guò)排放氣緩沖罐（壓力0.7MPa）后進(jìn)入干燥過(guò)濾器預(yù)處理；然后進(jìn)入保溫冷箱換熱器組逐級(jí)冷卻，在冷卻過(guò)程中膜分離尾氣的溫度逐漸降低至設(shè)計(jì)允許的最低值，此時(shí)氣液兩相的尾氣進(jìn)入低溫氣液分離器。
　　低溫氣液分離器底部分離出的液相混合烯烴經(jīng)過(guò)減壓閥節(jié)流返回?fù)Q熱器組換熱后出保溫冷箱，氣液兩相的混合烯烴產(chǎn)品送往產(chǎn)品氣液分離器，經(jīng)過(guò)分離的液相混合烯烴（-15℃，壓力0.15MPa）經(jīng)隔膜泵回收送至PE反應(yīng)器，氣相混合烯烴則送往乙烯裂解裝置的壓縮機(jī)入口。低溫氣液分離器頂部的尾氣返回?fù)Q熱器組，經(jīng)過(guò)主換熱器換熱進(jìn)入透平膨脹機(jī)組絕熱膨脹制取低溫，膨脹后低溫尾氣壓力達(dá)到0.03MPa，接著再次返回?fù)Q熱器組提供低溫冷量，最后進(jìn)入燃燒系統(tǒng)。
　　2.2 CO產(chǎn)品氣提取中的應(yīng)用
　　深冷分離采用分壓冷凝工藝進(jìn)行CO深冷分離，生產(chǎn)低壓氣態(tài)CO和高壓富氫氣體。醋酸合成采用低壓羰基化反應(yīng)法合成，即CH3OH和CO在催化劑的作用下合成醋酸；乙二醇合成采用羰基化、加氫兩步間接合成法生產(chǎn)工藝，即以煤制氣（CO、H2）為原料，通過(guò)一氧化碳羰基化合成草酸二甲酯，再用草酸二甲酯加氫生成乙二醇。深冷分離產(chǎn)出的低壓氣態(tài)CO，經(jīng)低壓CO壓縮機(jī)升壓后一部分供乙二醇使用，另一部分經(jīng)高壓CO和壓縮機(jī)再次升壓供醋酸合成使用；產(chǎn)出的富氫氣體送至PSA界區(qū)提氫，PSA提取的高純度氫氣送至乙二醇合成。
　　生產(chǎn)合成醋酸僅需要合成氣中的CO，而單一生產(chǎn)醋酸需要合成氣全變換，對(duì)裝置和催化劑要求更苛刻，醋酸和乙二醇裝置聯(lián)合生產(chǎn)，使用CO和H2能更好地調(diào)整變換深度，保證裝置的可靠運(yùn)行。
　　3.低溫深冷分離設(shè)備改造
　　3.1 設(shè)備概況
　　某企業(yè)氣化裝置采用2臺(tái)膜片式氮壓機(jī)將0.5MPa、500m3/h的低壓氮?dú)鈮嚎s至13.2MPa，送入高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐，供氣化裝置置換使用。該氮壓機(jī)型號(hào)為GD4-300/4.5-132，電機(jī)功率為75kW，正常生產(chǎn)時(shí)1開(kāi)1備。該氮壓機(jī)在使用過(guò)程中故障頻繁（平均每年檢修26次），嚴(yán)重影響到裝置運(yùn)行安全。柱塞式低溫液氮泵故障率低，維修量小，電耗低，且通過(guò)該泵加壓空分液氮儲(chǔ)槽的液氮至13.2MPa，汽化成高壓氣體后，完全可滿(mǎn)足工藝需要。因此決定對(duì)高壓氮?dú)夤�氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，使用低溫液氮泵加壓、汽化液氮來(lái)提供高壓氮?dú)狻?br>　　3.2 改造內(nèi)容
　�。�1）新增2臺(tái)柱塞式低溫液氮泵（1用1備），將液氮加壓至13.2MPa后，送至600m3/h的水浴式汽化器內(nèi)，汽化成高壓氣體后，通過(guò)新增高壓氮?dú)夤芫�送往氣化裝置高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐。
　�。�2）將氣化裝置的氮?dú)鈨?chǔ)罐壓力控制在11.0MPa～13.0MPa，在儲(chǔ)罐壓力低于11.0MPa時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)液氮泵，高于13.0MPa時(shí)，自動(dòng)停運(yùn)液氮泵。
　　3.3 技改內(nèi)容
　　原設(shè)計(jì)空分裝置增壓機(jī)一段抽出的1.20MPa、40℃、1320m3/h空氣通過(guò)儀表空氣外送閥V11/V12送至儀表空氣管網(wǎng)。改造前后的磨煤機(jī)氣動(dòng)離合器供氣示意圖見(jiàn)圖1（虛線部分為改造新增部分）。
　　為保證磨煤機(jī)正常運(yùn)行，進(jìn)行了以下技術(shù)改造：在空分裝置增壓機(jī)一段儀表空氣抽出管道上引出DN20mm、PN2.5的碳鋼管道至氣化裝置磨煤機(jī)廠房，作為磨煤機(jī)新的氣源，該氣源在進(jìn)入磨煤機(jī)廠房后，先通過(guò)自力式壓力調(diào)節(jié)閥V17進(jìn)行減壓，之后分3路分別進(jìn)入3臺(tái)儲(chǔ)氣罐，作為磨煤機(jī)氣動(dòng)離合器氣源。為了保證氣源穩(wěn)定，將1#、2#空分裝置增壓機(jī)一段引出的氣源并聯(lián)，能夠有效防止單套空分裝置停車(chē)對(duì)磨煤機(jī)造成影響；同時(shí)氣源引出點(diǎn)位于儀表空氣減壓閥（V7/V8）和儀表空氣外送止回閥（V9/V10）之后，在單套空分裝置緊急停車(chē)時(shí)，能夠迅速將磨煤機(jī)氣源與增壓機(jī)進(jìn)行有效隔離；雙系統(tǒng)同時(shí)停車(chē)時(shí)，儀表空氣通過(guò)儀表空氣外送閥（V11/V12）進(jìn)入磨煤機(jī)氣動(dòng)離合器氣源管網(wǎng)，磨煤機(jī)小型空壓機(jī)啟動(dòng)后關(guān)閉氣源供給閥（V13/V14/V15/V16）。
　　V17為自力式壓力調(diào)節(jié)閥，能夠有效地將儲(chǔ)氣罐壓力維持在1.0MPa，V18、V19、V20為3臺(tái)磨機(jī)儲(chǔ)氣罐新增氣源進(jìn)口閥，分別與V1、V2、V3配合使用，可根據(jù)需要隨時(shí)投用或切出新增氣源。
　　4.改造后的效果
　　4.1 減少了小型空壓機(jī)故障頻次
　　改造前，小型空壓機(jī)故障頻繁，平均每年檢修空壓機(jī)10次。改造后，小型空壓機(jī)處于熱備狀態(tài)，僅在空分裝置開(kāi)停車(chē)期間使用，改造后未發(fā)生設(shè)備故障。
　　4.2 延長(zhǎng)了離合器使用壽命
　　改造前，平均每年更換3次離合器。改造后，由于新的氣源壓力穩(wěn)定、清潔，離合器帶水事故得到根除，自改造以來(lái)未發(fā)生因氣源帶水造成離合器損壞事件。
　　4.3 實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目標(biāo)
　　改造前，小型空壓機(jī)平均每天運(yùn)行12h，其功率為4kW，平均月消耗電1440kWh。改造后，以增壓機(jī)一段壓縮空氣為氣源，增壓機(jī)一段循環(huán)氣量為120000m3/h，一段抽出的儀表空氣量為1320m3/h，而磨煤機(jī)消耗的氣量?jī)H為2m3/h，對(duì)于大型壓縮機(jī)，該消耗可以忽略。每月可節(jié)電約1440kWh。
　　結(jié)語(yǔ)
　　通過(guò)增加高壓氮?dú)夂髠湎到y(tǒng)、改變氣化裝置磨煤機(jī)離合器氣源供給方式以及連通兩套空分加溫空氣管道的方式，有效降低了綜合能耗，減少了設(shè)備檢修頻率，提高了裝置安全運(yùn)行保證能力。
　　參考文獻(xiàn)
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