摘要：介招了6000m3／h空分装置运行周期短的现状，从深层次分析了产生的原因及处理措施，概述了装置在安全运行上的改进及科学管理方法。
关键词：空分装置；长周期运行：堵塞；吸附平衡；吸附过程：吸附剂耳土：分子筛；安全措施；监测
1装置概况
中油集团抚顺乙烯化工有限公司乙二醇车间空分装置，原设计使用法国空气液化公司的专利技术，采用全低压流程、常温分子筛吸附净化、透平膨胀机制冷、DCS控制，生产高纯氧、高纯氮的气、液产品，氧氮产量均为6000m3／h，于1991年投产；1997年5月16日发牛上冷爆炸事故后，于1997年日月重建，静设备(包括分馏塔，主换热器、主冷凝蒸发器、过冷器、液氧吸附器等)采用河南开封空分集团有限公司设计制造，动设备除膨胀机外，其余动、静设备仍为原法液空设备，另增加了台美国约克公司制造的冷冻机，高纯氧产量不变，高纯氮产量则提高到13000m3／h(设计值)，于1997年11月8日产出合格产品，达到了次开车成功；但自投产以来，因主换热器堵塞造成运行周期短，到2000年5月装置大检修时，才彻底解决了这一问题。
2解决制约空分装置长周期运行的瓶颈
2．1分析制约空分设备长周期运行的主要原因
空分装置运行周期是指制氧机连续正常运行的时间，其长短是衡量装置运行状态和经济性能的重要指标之一。由于本空分装置的动设备除膨胀机外，全部为进口设备，运行状况良好，维护量小，但多次因主换热器堵塞造成运行周期短的问题一直困扰我们的生产，原法液空装置运行周期一般为七个月，分析原因主要是由于C02和水分的冻堵造成的，为此，在重建时降低了进纯化器的空气温度，对纯化器中的分子筛和铝胶量进行了调整，每只纯化揣的分子筛量比原来多装了1．4吨，铝胶少装了15吨、但是开工后，多次因主换热器堵塞而被迫停车处理，运行周期最多不超过100大，是什么原因造成主换热器堵塞的呢?
1．机械杂质、分子筛粉末等异物堵塞
从每个运行周期的分子筛山u与分馏塔下塔的压力差值看，一般都是从8kPa左右渐渐上涨到50kPa左右，从分广筛出口采样点排放观察未见分子筛粉末等杂物，停车大加温吹除时，打开各排放阀也不见机械杂质、分子筛粉末等异物，开车积液后，从下塔底部排出液空看，电无机械杂质、分子筛粉末等异物，因此，主换热器堵塞是机械杂质、分子筛粉末等异物造成的可能性可初步排出。
2．纯化器对水分的吸附效果不好
对纯化器出门的空气进行采样分析，工作初期露点都低于—65℃，工作末期大部分时间在—63℃，有时在—60℃左右，我们进行了多个运行周期的跟踪分析，整个周期的露点均在—63℃以下，说明水分进入分子筛的可能性很小。
3．纯化器对C02的吸附效果不好
在纯化器出口有C02在线分析仪，时刻监测空气进主换热器中C02含量，纯化器B使用时，出口C02含量始终小于O．2×10-6，纯化器A使用时，初期出口C02为O．2×10-6，中期上涨到(1．1~1．2)×10-6，尽管在允许：范围之内，但我们仍怀疑主换热器的堵塞极有可能是C02的冻堵造成的，问题出现在纯化器本身，或是分子筛有问题。
2．2纯化器的工作情况
分子筛纯化系统是空分装置中的关键部位，它承担着吸附空气中的水分，二氧化碳，碳氢化合物等杂质的重任，其吸附性能的好坏直接影响装置的长期、安全运行。
1．从理论上分析吸附过程的特点
(1)吸附平衡
当吸附了一定量的气体之后，吸附速度将逐渐减小，另一方面，被吸附的气体由于热运行会发生脱附，脱附速度随被吸附量的增加而增大，在一定温度和压力厂，当脱附速度和吸附速度相等时，便达到了吸附平衡。
(2)吸附过程简述
气体进入吸附器后，吸附质首先在靠近纯化器入口端的吸附剂上被吸附，并渐渐趋于饱和，达到饱和的区域称为吸附平衡区，在平衡区以下是在进行吸附的传质区，传质区以下是未吸附区，继续进气，纯化器传质区逐渐下移，木吸附区相应减少，当传质区的前缘刚达到吸附剂的出口时，出口气体中的吸附质浓度尚未增加，此点称转效点，到达转效点所需的时间为转效时间(即穿透时间)，也就是纯化器的工作时间。
(3)吸附剂的再生
再生是吸附的逆过程，对吸附来说，温度越低，压力越高，则吸附量越人，对吸附有利；再生则温度越高，压力越低，对再牛越有利，再生效果越好。
吸附剂的再生主要是采用低压干燥气体(如污氮气，氮气等)作为再生气源，通过加热，冷吹过程使被吸附的吸附质解吸出来，恢复吸附剂的吸附能力。
2．本装置分子筛的工作情况
本装置分子筛采用上海UOP生产13X—APG型分子筛，它对H20、C02、C2H2有很强的亲和力，这种亲和力的顺序是H20＞C2H2＞C02，使用铝胶为法国空气液化公司生产；的活性氧化铝，吸水性能较好。分子筛使用周期为250分钟，进气温度在10～15℃，工作厄／J为500kPa左右，设汁气量为31500m3／h，再生气为污氮气，再生过程由电加热器将污氮气加热刊18O~200℃，加热时间70分钟，冷吹时间九145分钟，压力为9kPa，流量为7000m3／h。
为了保证纯化器的工况稳定，设计时必须使具吸附能力Q吸大于被吸附气体的吸附质总含量Q质，即Q吸＞Q质，本装置纯化器的设计处理气量为31500m3／h，大于正常工作时的装置最大进气量29500m3／h，吸附时间不变，气体中吸附质的含量不变，即实际被吸附气体的吸附质总量Q实远小于Q吸，即Q吸＞Q实。如果分子筛工作正常，则纯化器出口C02含量不会上涨，在整个周期应是基本趋于稳定的。而在A床使用时出现以C02含量的上涨，上涨的时间点并不固定，但均在使用2小时之内开始上涨，上涨的趋势如。
如果分子筛再生不彻底，其C02含量上涨时间应在使用的中后期，从趋势图分析看，分子筛某一区域有问题或是纯化器有内漏的刊能性要大一—些，为此，我们进行了以下工作：
(1)分子筛的质量分析
我们从A床分子筛的最上层均匀地采用分子筛样品，分别送大连物理化学研究所和上海UOP进行检验，证明分子筛各项指标均合格，不存在质量问题。
(2)分子筛装填的检查
我们在分子筛初次装填后，按要求进行了特殊再生；一年后，打开装填孔观察，发现分子筛装填表面平整，无冲击现象，估计铝胶利分子筛隔网完好，不可能混合，在2000年5月拆卸过程中证明了这一点。
(3)分子筛再生参数的调整
由于原法国液空有限公司设计进纯化器空气温度较高，在1997年重建时，新上一台冷冻机组，降低了进纯化器空气的温度，刘纯化器中分子筛和铝胶的装填量进行厂改变，铝胶仍用法液空生产的，由原来每只吸附器5.7吨下凋刊3．2吨，分子筛用上海UOP生产的13X—APG，1／16"，由每只吸附器7吨上调到8．4吨，使川周期，再生过程各参数没作改变；运行几个月后，出现主换热器堵塞现象，可能对分广筛再生不够好，调整部分再生参数，再牛气量由原来的6400m3／h上调到7000m3／h，再生过程中，加热时间由原来的60分钟上凋到70分钟，冷吹时间由原来的155分钟下调到145分钟，其余参数不变；经几个周期的运行，再生结束时，分子筛床层温度不高，满足操作要求，同时更有效地保证分子筛的再生。
完成以上的工作后，我们经过反复地讨论研究，认为其原因只能是纯化器存在内漏；由于纯化器采用内保温，在对内保温壁进行焊接时，可能存在漏点，另外也可能是中心管泄漏，这样造成部分空气没经过铝胶和分子筛吸附就直接进入主换热器，使纯化器出口C02含量卜涨，从而造成主换热器快速堵塞，影响长周期运行。在2000年5月空分装置大检修期间。扒出分子筛和铝胶查漏，在两个纯化器的内保温壁上分别查出了大小不等的几个漏点，在公司领导的果断决策下，对内保温壁采用氩弧焊，进行满焊处理。100％探伤检查。漏点消除后，纯化器出口空气中C02含量由原来的1．2×10-6下降至0．1×10-6，大大降低了C02在主换热器上冻结的可能性，使空分装置的运行周期由原来的100天延长到现在的620天以上。
3本装置安全措施的改进
为了吸取空分装置爆炸的教训，根据我装置的实际情况，在重建窄分设备L新增了一系列安全措施。
3．1原料空气质量监测
空分装置生产的原料是大气，大气的质量好坏直接关系着主冷液氧中烃类含量，由于我公司空分设备建在装置区内，有三面被化工装置近距离包围，这样刘大气的监测显得十分重要，因此，我们采取了以下三项措施：
(1)对大气质量每周分析一次，大气质量指标见表1，从近几年的分析看，大气中的CH4，C2H4含量较高，曾多次超过人气质量指标要求，其余各项指标均正常。
(2)设风向标，根据风门变化和当时的大气质量情况进行操作调整。
(3)制定“周围装置紧急排放制度”，依据具体情况对空分进行操作。
表1大气质量指标
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3．2空气净化
(1)对空冷塔的用水进行水质分析，确保用水洁净、无油，水质分析见表2，其中COD、PH值每班分析一次，油、悬浮物每天分析一次。
表2水质分析指标
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(2)增加一台制冷机组，确保空气进纯化器温度由原来的18℃左右下降到10℃左右。
(3)适当增加分子筛量，由于进入纯化器的空气温度降低，其含水量随之降低，可适当减少铝胶；分子筛量的增加，则增强了对烃类及C02的吸附，减少烃类及C02带入冷箱系统。
(4)纯化器出口C02在线分析仪更新，准确地监测进冷箱空气中C02含量的变化情况，一旦C02通过吸附层，则N2O、C3H8、C2H4将被解吸而进入冷箱系统。
(5)纯化器出口空气露点进行离线分析,每班一次。
3．3空气深冷分离
空气分离部分最易发生爆炸危险的应是主冷凝蒸发器，因此，我们对其采取了以下措施：
(1)主冷凝蒸发器结构设计为防爆型。
(2)采取全浸式操作，控制主冷液位在90％～94％，使主冷凝器蒸发器基本全浸入液氧中，防止烃类析出，减少发生爆炸的危险性。
(3)增设了连续的1％液氧排放，使主冷液氧始终保持部分更新，防止烃类的聚集。
(4)增大液氧吸附器的能力，硅胶由原来的150升增加到650升，大大增加了液氧中炔烃和极性有机物的脱除能力，并定期再生，实施工作票制度，严格再生管理。
(5)加速主冷液氧循环，防止烃类聚集。
(6)建立了在线八组分分析仪，700秒一组数据，可随时监测液氧中烃类的变化，并有离线直接法和浓缩法两种形式的色谱分析，每班一次；这样三种形式对比，更准确地掌握厂液氧小的烃类动态，发现液氧中的烃类含量上升，立即排放液氧，确保了装置的安全运行。
(7)每周分析一次主冷液氧中的汕及氮氧化合物。
尽管我们在安全方面做了很大的改进，采取了一些有效的措施，但是随着运行周期的延长，我们很清楚地意识到：动静设备的事故率会上升，装置的安全隐患将会增加，必须从技术的角度研究深层次的安全问题；
首先，我们一直坚持每季一次的安全评价工作，全而了解装置的综合危险程度，从而达到消除隐患、消灭安全上的管理漏洞，使装置真正达到本质安全型；
其次，认真做好主冷液氧中烃类物质的分析比较工作，每天我们都将离线直接法、离线浓缩法、在线分析法的三种结果通过计算机作图等手段进行分析比较，找出烃类物质随周围环境变化而增加或降低的规律，指导牛产，提前采取加大液氧排放等手段，确保液氧中烃类不超标；
第三，加强液氧吸附器再生前后的分析比较工作，灵活掌握其再生时间，发挥其最佳吸附能力；
第四，在线多次处理纯化器系统的切换阀关不严的问题，甚至几次在线更换纯化器系统的切换阀门。
第五，强化培训，提高员工的技术素质，加强事故预演训练，成功地避免了一次因仪表故障，空分所有调节阀失控的重大恶性事故的发生。
在各有关部门的协助下，经过车间不懈的努力，运用科学的管理方法，探挖装置潜力，加快技术改造，在既无备套空分，又无备用机组(除两台备用水泵和一台备用膨胀机外)的情况下，将原来的3个月运行周期延长至今的21个月以上的长周期安全运行，保证了合格氧、氮产品的连续外供，适应厂企业的发展要求，确立了向抚顺石化分公司东部各厂供氮的中心地位。