空分倒灌液氧开车总结

态开车所需时间为 ４８ ｈ 左右ꎬ问题主要突显在系
液和调纯 ３ 个阶段ꎬ其中后 ２ 个阶段也称冷开车
提供ꎬ而膨胀机的等熵效率不到 ８０％ ꎬ加上冷损
透ꎬ至主冷凝蒸发器温度降为 － １７９ ℃ 左右ꎬ以消
统积液、调纯阶段ꎻ积液初期系统冷量全靠膨胀机
及蒸发ꎬ积液速度缓慢ꎮ 主冷凝蒸发器积液后由
阶段ꎮ 全面冷却设备阶段要将设备缓慢冷却、冷
关键词: 倒灌液氧ꎻ 空分ꎻ 开车时间
中图分类号:ＴＱ０５１. ８ 文献标志码:Ｂ 文章编号:２０９６￣３５４８(２０２１)０６￣００４３￣０２
ＤＯＩ: １０. １９９１０ / ｊ. ｃｎｋｉ. ＩＳＳＮ２０９６￣３５４８. ２０２１. ０６. ０１５
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氮肥与合成气 第 ４９ 卷 第 ６ 期 ２０２１ 年 ６ 月
空分倒灌液氧开车总结
荀志伟ꎬ张 虎
( 灵石中煤化工有限责任公司ꎬ 山西灵石 ０３１３００)
摘 要: 针对空分装置热态开车耗时较久ꎬ通过计算在主冷凝蒸发器积液阶段采用倒灌液氧操作ꎬ缩短开
车时间ꎬ取得了一定的经济效益ꎮ
增压系统、液氧贮存及汽化系统、仪控系统和电控
力只要大于等于 ０. １３２ ＭＰａ 即可实现液氧储槽内
分馏塔系统、增压膨胀系统、氮气增压系统、氧气
系统ꎮ 因为空分设备经过长期运转ꎬ在分馏塔的
低温容器和管道可能产生冰、干冰或机械粉末的
沉积ꎬ阻力逐渐增大
[１￣２]
ꎬ所以一般运转 ２ ａ 后ꎬ应
对分馏塔进行加温复热以去除这些沉积物ꎮ 再次
能耗过程ꎬ所以该过程越短ꎬ无效能耗越少ꎬ经济
图 １ 工艺流程简图
气体产品的时间 ２１ ｈꎬ３ｓ 空气压缩机电动机功率
液氧储槽蒸发器进液阀ꎻ Ｖ１６—主冷凝蒸发器排液阀ꎮ
３. １ 准备工作
(１) 控制液氧储槽液位在 ６ ０００ ~ ８ ０００ ｍｍꎮ
(２) 空分装置全面冷却设备阶段结束ꎬ主冷
效益越高ꎮ 采用倒灌液氧操作后ꎬ缩短提供合格
灵石中煤化工有限责任公司是利用中煤九鑫
一个只有能量输入而无产品输出的无效能耗过
业ꎮ 空分装置的任务是将来自 ３ｓ 空气压缩机的
越高 [３] ꎮ
焦化公司的焦炉煤气生产合成氨、尿素产品的企
程ꎬ 该 过 程 越 短ꎬ 无 效 能 耗 越 少ꎬ 经 济 效 益
空气中的氧气、氮气分离ꎬ然后再将氧气加压后与
器液氧出口之间的高度差为 １０. １１ ｍꎬ液氧密度
为１ １４１ ｋｇ / ｍ３ ꎬ管道直径为 ４０ ｍｍꎬ液氧黏度为
氧气体积流量 ３ ６００ ｍ３ / ｈ ( 标态) 、 纯度 ９９. ６％
０. １９６ ｍＰａｓꎬＤＮ４０ 管线长约 ２０ ｍꎬ共有 ６ 个弯
纯度 ９９. ９９％ ( 体积分数) ꎮ 主要设备包括:ｓｖｋ２５￣
蒸发器出口阀ꎬ关闭液氧储槽放空阀ꎬ微开液氧储
７５ ６００ ｍ３ ꎬ按电价为 ０. ５ 元 / ( ｋＷｈ) 计ꎬ节约电
(３) 负责倒液操作人员到位ꎬ且中控、现场保
(４) 关闭液氧储槽上进液阀ꎬ打开液氧储槽
槽蒸发器进液阀缓慢给液氧储槽充压ꎬ待液氧储
槽压力涨至 ０. １５ ~ ０. １７ ＭＰａꎬ关闭液氧储槽蒸发
开车时按照操作规程执行ꎬ分为冷却、积液和调纯
３ 个阶段ꎬ开车所需时间约 ７８ ｈꎬ而同类型装置热
分上塔压力按 ３０ ｋＰａ 计ꎬ计算结果为液氧储槽压
液氧倒灌至主冷凝蒸发器内ꎬ液氧储槽设计压力
为 ０. ２ ＭＰａꎬ满足倒灌液氧的要求ꎮ 工艺流程简
图见图 １ꎮ
３ 倒灌液氧操作
空分装置热态开车主要有全面冷却设备、积
经计 算ꎬ 雷 诺 数 为 ８１ ６４２. ８６ꎬ 摩 擦 因 数 为
(体积分数) ꎬ氮气体积流量 ７ ０００ ｍ３ / ｈ( 标态) 、
头和 ２ 道角式低温截止阀ꎬ液氧流速取 ０. ３５ ｍ / ｓꎮ
３ｓ 空气压缩机、空气预冷系统、分子筛纯化系统、
０. ０１８ ７２ꎬ弯头和阀门的当量长度为 ２１. ８ ｍꎮ 空
为 ３０ ~ ６０ ｋＰａꎮ
４ 结语
空分装置原始开车时ꎬ未采用倒灌液氧操作ꎬ
产出合格气体产品耗时 ７８ ｈꎻ采用倒灌液氧操作ꎬ
Ｖ１—液氧储槽出液阀ꎻＶ２—液氧储槽放空阀ꎻ Ｖ５—液氧储槽进
产出合格气体产品耗时 ５７ ｈꎮ 由于空分装置的启
动过程是一个只有能量输入而无产品输出的无效
液阀ꎻ Ｖ６—液氧储槽上进液阀ꎻ Ｖ７—液氧储槽下进液阀ꎻ Ｖ８—
器进液阀ꎬ保持液氧储槽压力稳定ꎬ若压力上涨
时ꎬ开液氧储槽放空阀稳定压力ꎮ
３. ２ 操作步骤
(１) 中控和现场操作人员确认倒灌液氧开始
操作ꎬ打开液氧储槽下进液阀ꎬ缓慢打开主冷凝蒸
发器排液阀ꎬ中控、现场操作人员密切注意主冷凝
蒸发器和液氧储槽液位及压力的变化情况ꎮ
(２) 待主冷凝蒸发器液位达到 ２ ８００ ｍｍꎬ液
[４] 姚玉英. 化工原理[ Ｍ] . 天津: 天津大 学出版社ꎬ ２００１:
２２￣５８.
( 收稿日期 ２０２０￣０６￣０１)

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２ 倒灌液氧可行性分析
来自 ５ｓ 空气压缩机的空气在静态混合器中混合ꎬ
制成体积分数约 ３２. ６８％ 的富氧空气ꎬ送至甲烷
转化工段ꎮ
１ 生产中存在的问题
灵石中煤化工有限责任公司空分装置设计产
在液氧储槽下进液口和主冷凝蒸发器之间运
用伯努利方程对管路压降等进行计算 [４] ꎬ计算中
假设阀门全开ꎮ 液氧储槽下进液口至主冷凝蒸发
[２] 张建喜ꎬ 蒙金明. ６ ０００ 空分装置跑冷及采用液氧倒灌启
动操作的 可 行 性 与 效 果 分 析 [ Ｊ] . 甘 肃 科 技ꎬ ２０１２ꎬ ２８
(１６) : ５８￣５９.
[３] 潘新卿ꎬ 呼维刚ꎬ 殷楠楠ꎬ 等. 利用低温液体倒灌技术缩
短空分启动时间[ Ｊ] . 莱钢科技ꎬ ２０１９ꎬ ４１(３) : ３２￣３３.
→主
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冷凝蒸发器排液阀
→主冷凝蒸发器( 见图 １) ꎮ
氮肥与合成气 第 ４９ 卷 第 ６ 期 ２０２１ 年 ６ 月
槽放空阀ꎮ
３. ３ 注意事项
(１) 液氧储槽压力严禁超过 ０. ２ ＭＰａꎮ
(２) 在倒灌液氧前期ꎬ液氧产品送出阀 Ｖ１６
开关一定要缓慢ꎮ
(３) 倒灌液氧的过程中ꎬ控制上塔顶部压力
氧蒸发器液位达到 １ ８００ ｍｍꎬ倒灌液氧结束ꎮ
(３) 关闭主冷凝蒸发器排液阀ꎬ关闭液氧储
槽下进液阀ꎬ关闭液氧储槽蒸发器进液阀ꎬ打开液
氧储槽放空阀ꎬLeabharlann 压力卸至 ２０ ｋＰａ 后关闭液氧储
间空 分 装 置 各 运 转 设 备 和 再 生 加 热 器 耗 电
(７５ ｋＷ) 耗 电 １３ ３３５ ｋＷ ｈꎬ 间 接 多 产 氧 气
除应力危害ꎬ同时为积液打好基础ꎻ冷开车阶段ꎬ
于液体纯度较低ꎬ在调纯阶段需要一定的时间才
当主冷凝蒸发器出现液体后ꎬ准备倒灌液氧ꎬ倒灌
能送出合格的气体产品ꎮ 空分装置的启动过程是
流程为:液氧储槽
作者简介:荀志伟(１９８７—) ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ从事工艺技术管理工作ꎻｙｐｆｆ４４４４＠ １２６. ｃｏｍ
→液氧储槽下进液阀
费３. ３５ 万元ꎻ氧气价格按 ０. ６ 元 / ｍ３ 计算ꎬ间接
产生效益 ４. ５４ 万元ꎻ同时ꎬ为合成氨和尿素装置
提前开车提供了时间保障ꎮ
参考文献
[１] 苏圣妍ꎬ 樊新庆. 浅谈缩短 ６ ０００ ｍ３ / ｈ 制氧机的全面加温
时间[ Ｊ] . 低温与特气ꎬ ２００４ꎬ ２２(２) : ２５￣２７.
为 ２ ３００ ｋＷ、冷却水泵电动机功率为 １５ ｋＷ、冷冻
水泵电动机功率为 ２２ ｋＷ、循环水泵电动机功率
为 ３７ ｋＷ、螺杆式冷水机组电动机功率为 ５６ ｋＷꎬ
凝蒸发器出现液体ꎮ
纯化系统电加热器功率为 ４３２ ｋＷꎬ直接节省此期
持通信畅通ꎮ
５３ ７６０ ｋＷｈ、合 成 循 环 水 泵 ( ５６０ ｋＷ) 及 风 机