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1、1117KDO600空分设备操作维护说明书解析KDO-600型空气设备操作维护说明书 杭州川空通用设备有限公司2011年11月目 录1. 概述1.1 基本原理和过程1.2 工艺流程概述2. 空分设备的启动2.1 起动应具备的条件2.2 起动准备2.3 冷却阶段2.4 积液和调整阶段2.5装置安全操作措施2.6重要的操作数据3. 装置的管理3.1 正常操作3.2 维护3.3 故障及其排除4. 停车和加温4.1停车和重新起动4.2分馏塔全面加温5. 安全规程5.1 空气及空气组份的一般特性5.2 安全注意事项5.3 安全措施5.4 绝热材料的使用1、 概述装置主要技术性能产量及纯度（出冷箱）：介质

2、产量纯度压力氧气600m3/h97%O250KPa运转周期（两次大加温间隔期）：一年装置加温解冻时间： 30小时装置启动时间： 36小时（从膨胀机启动到氧产品达到纯度指标）1.1 基本原理和过程空气分离的基本原理，是利用液化空气中各组分沸点的不同而将各组份分离开来。要达到这个目的，空分装置的工作应包括下列过程：（1） 空气的过滤和压缩（2） 空气中水份和二氧化碳的清除（3） 冷量的制取（4） 空气被冷却到液化温度（5） 液化（6） 精馏（7） 危险杂质的排除1.1.1 空气的过滤和压缩大气中的空气先经过空气过滤器过滤其灰尘等机械杂质，然后在空气压缩机中被压缩到所需的压力，压缩产生的热量被冷却水

3、带走。1.1.2 空气中水份和二氧化碳的清除加工空气中的水份和二氧化碳若进入空分设备的低温区后，会形成冰和干冰，就会阻塞换热器的通道和塔板的小孔。因而配用分子筛吸附器来预先清除空气中的水份和二氧化碳，进入分子筛吸附器的空气温度为812。分子筛吸附器轮换使用，一只工作时另一只在再生。1.1.3 空气被冷却到液化温度空气的冷却是在主换热器中进行的，在其中空气被来自精馏塔的返流气体冷却到液化温度。与此同时，冷返流气体被复热。1.1.4 冷量的制取由于绝热损失，换热器的复热不足损失和冷箱中向外直接排放低温液体，分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中等熵膨胀和等温节流效应而获得的。1.1.5 液化在起动阶段

4、，加工空气在主换热器中和过冷器中与返流冷气换热而被部分液化，在正常运行中，氮气和液氧的热交换是在冷凝蒸发器中进行的，由于两种流体压力、温度的不同，氮气被液化而液氧蒸发，氮气和液氧分别由下塔和上塔供给，这是保证上、下塔精馏过程的进行所必须具备的条件。1.1.6 精馏空气中主要组份的物理特性如下表1.1和表1.2。表1.1 table 1.1名称化学符号体积百分比 (v)重量百分比氮N278.0975.5氧O220.9523.1氩Ar0.9321.29二氧化碳CO2CO20.030.05氦He0.000460.00006氖Ne0.00160.0011氪Kr0.000110.00032氙Xe0.00

5、00080.00004表1.2名称化学符号汽化温度熔化温度比重临界点Kg/m3Kg/l10-1Mpa（G）氮N2-195.8209.861.250.81-14734.5氧O2-183-218.41.431.14-11051.3氩Ar-185.7-189.21.7821.4-12249.59氦He-268.9-272.550.180.125-267.72.335氖Ne-246.1248.60.7481.204228.728.13氪Kr-153.2-157.21.7352.155-63.756氙Xe-108.0-111.81.6643.52+16.660.1空气中99.04%是氧气和氮气，0.93

6、2%是氩气，它们基本不变。氧、二氧化碳和碳氢化合物视地区和环境在一定范围内变化。空气中的水蒸汽含量随着饱和温度和地理环境条件影响而变化较大。水蒸汽和二氧化碳具有和空气大不相同的性质，在大气压力下，水蒸汽达到0和二氧化碳达到-79时，就分别变成冰和干冰，就会阻塞板式换热器的通道、筛板上的小孔及阀门。因此这些组份必须在空气进冷箱前除去。空气中的危险杂质是碳氢化合物，特别是乙炔。在精馏过程中如乙炔在液空和液氧中浓缩到一定程度就有发生爆炸的可能性，因此乙炔在液氧中含量规定不得超过0.1PPm，这必须予以充分的注意。稀有气体中的不凝性气体如氖氦气，由于其冷凝温度很低，总以气态集聚在冷凝蒸发器中，侵占了换

7、热面积，而影响换热效果，因此也要经常排放。分离过程可获得相当产量的高纯度产品。空气的精馏是在氧氮混合物的气相与液相接触之间的热质交换过程中进行的，气体自下而上流动，而液体自上而下流动，该过程由筛板来完成。由于氧、氮组份沸点的不同，氮比氧易蒸发，氧比氮易冷凝，气体向上通过时，氮浓度不断增加，只要有足够多的塔板，在塔顶即可获得高纯的氮气，反之液体向下通过时，氧浓度不断增加，在下塔底部可获得富氧液空，在上塔底部可获得高纯度氧气。上升气体和下流液体在塔板上的热质交换过程可从附图1.1中理解，进入某一块塔板上的上升气体在A点的温度T2比在相同成份下的液体的B点的温度T1高，随后的平衡将发生在T1与T2间

8、垂直线上的C点（温度T3），但在T3温度下，只有具有比B点氧浓度更高的液体E点和A点氧浓度更低的气体D点才能平衡，这样氧组份在下流液体中聚集，而氮组份在上升气体中富集，通过足够多塔板的分离，最后可得液体为纯氧，气体为纯氮。在下塔中空气被初次分离成富氧液空和氮气，液空由下塔底部抽出后经节流送入到和液空组份相近的上塔某段上，在主冷中被液化的一部分液氮由下塔顶部抽出后经节流送入上塔顶部，液空和液氮在节流前一般先在过冷器中过冷。一部分液氮为下塔回流液。空气的最终分离是在上塔进行。产品氧气是由上塔底部抽出，而氮气由上塔顶部抽出，并通过主换热器复热到常温后送出。1.1.7 危险杂质的排放空气中的危险杂质是

9、碳氢化合物，特别是乙炔。在精馏过程中如乙炔在液空和液氧中浓缩到一定程度就有发生爆炸的可能，因此乙炔在液氧中含量规定不得超过0.1PPm，这必须予以充分的注意。在冷凝蒸发器中，由于液氧的不断蒸发，将会有使碳氢化合物浓缩的危险，但是要从冷凝蒸发器中连续排放部分液氧就可防止浓缩。而当在冷凝蒸发器中提取液氧时，就可不再另外排放液氧来防止碳氢化合的浓缩。1.2 工艺流程概述1.2.1 氧气的生产（参照工艺流程图）原料空气经空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质，空气经过滤后在空压机中经压缩至0.7Mpa（表压）左右然后进入预冷机组预冷至58，再进入切换使用的分子筛吸附器，空气中的二氧化碳，部分碳氢化物及残留的

10、水蒸汽被吸附。分子筛纯化器为两只轮换使用，其中一只在使用时，另一只再生。两组分子筛纯化器由程控器控制定时自动切换。空气经净化后，温度升到1518，进入空分冷箱，大部分空气在主换热器中与返流气体（纯氧、污氮等）换热达到接近空气液化温度约-172进入下塔。另一部分空气进冷箱前被送至膨胀机增压端，被增压后进入主换热器，在主换热器内被返流气体冷却至154K（-119）时抽出进入膨胀机膨胀制冷，膨胀后空气部分送入上塔，部分旁通入污氮通道，经复热后出冷箱。在下塔中，空气被初步分离成氮气和富氧液空，上升氮气在主冷凝器中液化，同时主冷的低压侧液氧被气化。部分液氮作为下塔回流液，另一部分液氮从下塔顶部引出，经过

11、冷器E2过冷后，经节流送入上塔顶部。液空在过冷器中过冷后经节流送入上塔中部作为回流液。纯气氧从上塔下部引出，并在主换热器复热后送往塔外，污气氮从上塔顶部引出，并在过冷器及主换热器中复热后送往塔外，部分作为分子筛纯化器的再生气体，其余的放空。2、 空分设备的起动2.1起动应具备的条件2.1.1 空分设备所属管道、机械、电器等安装完毕，校验合格。2.1.2 所有运转机械空压机、预冷机组、膨胀机等均具备起动条件，有的应先进行单机试车。2.1.3 所有安全阀调试完毕，并投入使用。2.1.4 所有手动，气动阀门开关灵活，各调节阀需经调试校验。2.1.5 所有机器、仪表性能良好，并具备使用条件。2.1.6

12、 仪控系统运转正常，测点显示与实际相符。2.1.7 去分子筛吸附器配用的电磁阀的仪表气为经过滤、减压后的干燥空气。2.1.8 分子筛吸附器程序控制调试完毕，运转正常，具备使用条件。2.1.9 所有冷箱外设备的管道吹刷完毕（包括仪表管线），分子筛吸附器装入分子筛。2.1.10 冷箱内低温设备的管道加热，吹刷完毕合格。2.1.11 空分设备所有阀门应处于关闭状态。特别要检查膨胀机进出口V2A、V2B、V3A、V3B必须处于关闭状态。2.1.12 供电系统正常工作。2.1.13 供水系统正常工作。2.2 起动准备起动前应对保冷箱内的管道和容器进行彻底加温和吹刷（具体步骤参阅加温）。对于低温下工作的各

13、个部分都不能有液态水分和机械杂质存在。空分装置的所有气封点，都必须关闭。除分析仪表和计量仪表外，所有通向指示仪表的阀必须开启。接通温度测量仪表。并进行以下各操作步骤：（1） 起动冷却水系统；（2） 起动用户仪表空气系统及分子筛纯化器系统的切换系统；（3） 起动空气压缩机；（4） 起动预冷系统；（5） 起动分子筛纯化系统；（6） 吹刷空气管路。下面将以上各步骤加以叙述，有关阀门的状态和仪表检测将另列附表2.2加以说明。2.2.1 起动冷却水系统（1） 通知做好供冷却水的准备工作；（2） 打开冷却水的进、出口阀。2.2.2 起动仪表空气系统和切换系统（1） 开启各空气切换管路；（2） 将备用仪表空

14、气（由用户提供）接通；（3） 接通程序控制器；（4） 接通切换阀、并检查切换程序；（5） 仪控和仪表制造厂的说明，将除分析，计量仪表以外的全部仪表切入系统。2.2.3 起动空气压缩机详细参阅供货厂家提供的“空气压缩机使用维护说明书”（1） 接通冷却水系统；（2） 做好电机的起动准备；（3） 按制造厂说明起动空气压缩机；（4） 逐步增加压缩机后的压力。2.2.4 起动预冷机组详细参阅“预冷机组使用说明书”2.2.5 起动分子筛纯化系统（1） 检查各控制阀门阀位是否正常；（2） 先导入再生气再接通电加热器；（3） 接通切换程序（4） 分子筛吸附器的起动（包括吸附和再生），至少正常运行一个周期后，才

15、能向分馏塔送气。（去分馏塔空气最终露点应-60）。2.2.6 吹刷空气管路吹刷的目的是去除杂质如灰尘等，并检查有没有水滴存在。吹刷是用出分子筛吸附器的常温干燥空气。（此时分子筛加温再生气经V1211来），每一只吹除阀均打开进行吹除，所有计量管线均打开吹除，一直到没有灰尘和水汽为止。（1） 空气导入空气管线操作全开吹除阀V304，缓慢开空气放空阀V102吹净杂质、水份。再缓慢倒换到空气总阀V101，注意阀门操作应缓慢，避免分子筛床层激烈波动。接通各空气流路第一流路：吹刷主换热器E1空气通道。来自分子筛吸附器的空气 V101 E1空气通道V304吹出V102大气第二流路，吹刷下塔C1V307大气V

16、101下塔C1V311大气冷凝器V5V312大气第三流路，吹刷上塔C2及相应的管路吹除阀V101-下塔-C1- V6、V7-上塔C2V104B大气V302大气V303大气V102B大气第四流路：膨胀空气流路吹刷。吹除膨胀空气流路时，需在膨胀机空气进口法兰加盲板；将膨胀空气进冷箱法兰松开通大气。吹刷膨胀机轴承气流路时，可逐段吹刷，吹净上一段再通入下一段。注意轴承气供气管路必须清洁，无任何机械杂质。注：详见膨胀机说明书（2） 注意事项A、在吹除各流路过程中，要逐渐开大V101，既要避免压力下降又要保证有足够量的吹刷用气。B、严格控制上塔压力PI-20.08MPa，避免上塔超压。C、在接通各系统时，

17、必须先开吹除阀，再开入口阀，停止吹刷时应先关入口阀，再关出口阀。D、在吹刷过程中，应使空压机出口压力保持稳定。2.3 冷却阶段2.3.1 分馏塔冷却前必备条件空气压缩机已经投入正常运转。空气预冷机组已经投入正常运转。分子筛纯化器已投入正常运转。分馏塔已经吹扫结束。膨胀机系统已经吹扫结束2.3.2 起动透平膨胀机（假设启动ET401A）（1） 按“增压透平膨胀机的使用说明书”规定，做好透平膨胀机的起动准备；（2） 打开相关流路各阀门（V413、V411A、V414A、V1A、V1B、V3A）；（3） 保持进气体轴承的轴承空气压力稳定，先通轴承气，后起动膨胀机；（4） 然后缓慢地开大V2A，起动透

18、平膨胀机；（5） 增加膨胀机的供气量，慢慢地使透平膨胀机达到最大气量；（6） 切断用户提供备用仪表空气，改用系统自身仪表空气；（7） 稍打开冷箱气封阀。2.3.3 冷却分馏塔系统冷却分馏塔的目的，是将正常生产时的低温部分从常温冷却到接近空气液化温度,为积累液体及氧、氮分离准备低温条件。冷却开始时，压缩机排出的空气不能全部进入分馏塔，多余的压缩空气由放空阀V1104排放大气，并由此保持空压机排出压力不变。随着分馏塔各部分的温度逐步下降吸入空气量会逐渐增加，可逐步关小放空阀V1104来进行调节。当主换热器冷端温度接近液化点时，冷却阶段结束，并转入积液阶段。应特别注意的是在冷却过程中保持冷箱内各部分

19、的温差不能太大，否则会导致热应力的产生。冷却过程应按顺序缓慢进行，以确保各部分温度均匀。顺序开启冷却流路的阀门：（1） 保持空气压缩机排出压力恒定；（2） 把分子筛纯化器的再生气路由空气流路切换到污氮气流路上；（3） 必须注意各流路通过流量，使各部分温度均匀下降。不能出现大的温差。2.3.4 增压透平膨胀机的控制在冷却阶段，透平膨胀机的产冷量应保持最大，出口温度应越低越好，但不能低于液化温度，可以参照透平膨胀机出口曲线图（图2.4）进行控制。由透平膨胀机的出口压力和温度可确定操作点。只要该操作点位于边界线的右面，就不会出现液体。在这一阶段中：（1） 要相继起动两台膨胀机；（2） 膨胀机工作温度

20、尽可能低，但不能带液；（3） 膨胀机可以迅速地使冷箱内管道及设备冷却；（4） 当主换热器冷端空气已接近液化温度时，冷却阶段即告结束。2.3.5 检查阀门状态（1） 分馏塔阀门状态分馏塔所有阀门全部处于关闭状态。（2） 空气导入缓慢打开V101，使下塔缓慢升压。（3） 接通冷却流路A、第一流路，冷却上塔C2和主换热器E1的氧通道、开氧气放空阀V102B；B、第二流路，冷却上塔C2，过冷器E2和主换热器E1的污氮通道，开污氮出分馏塔放空阀V104B；C、第三流路，液空、液氮流路。下塔C1 E2 V6 C2 V7 （4） 倒换分子筛吸附器再生气源在空分设备起动时，分子筛再生的气体应用分子筛净化后的空

21、气。当空分设备起动后，并有足够的再生气量时，可改用污氮流路，作为分子筛再生气体。起动冷箱充氮系统在空分设备冷却过程中，冷箱内温度逐渐降低，应及时打开阀V201，向冷箱内充污氮气，避免冷箱内出现负压。（5） 冷却阶段应注意事项A、随着冷却流路的增加，空压机应不断地增加空气量。B、在整个冷却过程中应控制各部分温度，不要使温差太大。C、为加快冷却速度，应最大限度地发挥膨胀机的制冷能力，随塔内温度的降低逐渐增加膨胀量，调节膨胀机工况。以膨胀机出口不产生液滴为原则，尽量降低膨胀机出口温度。D、随着温度的下降冷箱内压力也会逐渐降低，应随时调节冷箱充气的流量。2.4 积液和调整阶段所有冷箱内设备进一步冷却，

22、空气开始液化，下塔出现液空液面，以后冷凝蒸发器也逐渐产生液体，上、下塔精馏过程开始建立，冷凝蒸发器建立液氧液面，同时可开始调节产品纯度，将产品产量设定在设计产量的70%80%。在液化阶段，膨胀机的出口温度尽可能保持低，但以不进主液化区为宜。部分膨胀空气量可通过V4进入污氮气管。2.4.1 阀门的调节所有阀门的调节应按步骤缓慢并逐一地进行，当前一只阀门的调节取得了预期的效果以后，方可开始下一只阀门的调节。2.4.2 温度的控制（1） 主热交换器冷端的温度应接近液化点T15约为-172，进膨胀机温度在-120左右。（2） 其它部分温度应调节到正常生产时的规定温度。2.4.3 液体和积累（1） 稍开

23、氖、氮吹除阀V311。（2） 调节空气压缩机的流量，以满足分馏塔吸入空气量的增加，并保持压缩机后的恒压。 （3） 先微开下塔液氮回流阀V5，根据主冷液面位置情况，进行调节。（4） 取样分析初始积累的液体。如发现液体中有杂质和CO2固体等则应将液体连续排放，直到纯净为止，由于空气中含有水分，在抽取液体样品时，水分会凝结进入液体，使液体变得混浊，因此，应把抽取液体的容器罩起来。（5） 用V6阀调节下塔液空液面LIA-1。（6） 用V7阀抽取液氮送入上塔，加速精馏过程的建立。2.4.4 精馏过程的建立（1） 将计量仪表投入工作。控制产品流量为设计值的7080%。（2） 调整上塔和下塔的压力，使之达到

24、正常值。A. 当主冷凝蒸发器K1液面上升至正常值（+1500mm）（见图2.5），可逐步打开液氮回流阀V5，逐渐开大，初步建立下塔精馏工况。B、调节出分馏塔的污氮阀V104B。C、用阀V6调节下塔液空液位。控制在400mm。当冷凝蒸发器液面达到最小规定值时，可有步骤地减少一台透平膨胀机的产冷量，如果空气压缩机的产量已经达到最大值，而下塔的压力仍有下降趋势时，应提前减少透平膨胀机的产冷量。2.4.5 精馏工况的调整（1） 按各分析点数据，利用V7对精馏工况进行调整。（2） 在调整时，产品取出时维持在设计值的80%左右。工况稳定后，可加大产品取出量到规定值。（3） 产品的产量、纯度均达到指标时，逐

25、渐把产品从放空管路切换到产品输出管路上。（4） 注意液氧液面，应保持稳定。2.5 装置安全操作措施2.5.1 安全液氧的排放在正常生产时，安全液氧的排放是冷凝蒸发器防爆的一个有力措施，不能忽视。正常生产气氧时，每小时排放一次液氧，排量约占氧气产量的1%。2.5.2 冷凝蒸发器中液氧的碳氢化合物必须严格控制，每隔8小时化验一次，测定结果必须记录，乙炔和碳氢化合物在液氧中的含量极限规定如下：化合物名称正常值报警值停车值乙炔0.01PPm0.1PPm1PPm碳氢化合物30mg/L液氧（按碳计）100mg/L液氧（按碳计）当液氧中乙炔或碳氢化合物含量过高时，应采取下列措施：多测定尽快地查明含量增高的原

26、因，进行消除。（1） 增加液氧排放量。（2） 检查分子筛吸附器的工作情况是否正常。（3） 如果采取措施后，乙炔或碳氢化合物含量仍然增长。已达停车极限值时，则应立即停车，排除液体，对设备进行加温解冻。2.5.3 冷箱的充气为防止潮湿空气渗入冷箱和危险气体在冷箱内浓缩，冷箱内需充入气封干燥氮气，其气源来自于污氮气，经V201充入冷箱内。2.5.4 在启动时或停车后再启动时，应检查分子筛吸附器的进出口阀开关位置是否正确，否则应予调正。阀门的开启动作要缓慢地进行，不要造成对分子筛吸附床层的冲击。2.5.5 在空分装置冷开车停车排液后开始进行全面加温时，必须注意加温气量要少，速度要慢，切不可一开始就用大

27、气量加温。加温气体为常温干燥空气。2.6 重要的操作数据各表中所列操作数据能给操作者以良好指导。为了使操作者更好地理解某些读数，将各液位指示标于图2.5上。所列的操作数据是理论上的计算值，在实际运行中，会有一定差别，操作者要根据实际情况将这些参数控制在一定范围内。在日常操作中要注意：（1） 不要使透平膨胀机出口温度进入液化区。（2） 冷凝器和塔板上的液面，不能太高以免引起液泛。也不能太低以免造成易爆的碳氢化合物的浓缩和沉积。2.6.1 重要的操作数据2.6.1.1 压力下塔底部压力（PI-1）： 650 Kpa（G）上塔底部压力（PI-2）： 70Kpa（G）膨胀机ET401A进口压力： 88

28、0Kpa（G）膨胀机ET401A出口压力： 70Kpa（G）膨胀机ET401B进口压力： 880Kpa（G）膨胀机ET401B出口压力： 70Kpa（G）仪表空气压力（PI-2002）： 500 Kpa（G）产品氧气压力（PI-102）： 50 Kpa（G）2.6.1.2 温度和温差空气进下塔温度： -172膨胀机ET401A空气进口温度： -120 膨胀机ET401A空气出口温度： -165 膨胀机ET401B空气进口温度： -120 膨胀机ET401B空气出口温度： -165空气进分馏塔温度 ： 15污氮出分馏塔温度 ： 17氧气出分馏塔温度： 172.6.1.3 液面下塔液空液位（LI-

29、1）： 300400mm冷凝蒸发器液氧液面（LI-2）： 18002200mm2.6.1.4 流量产品氧气流量： 600Nm3/h膨胀空气进上塔流量： 370Nm3/h2.6.1.5 纯度 氧气： 97%O2 3. 装置的管理3.1 正常操作空分装置的调节要分阶段缓慢进行。在一次调节的效果有了反应以后，才能作进一步的调节，不能操之过急。3.1.1 产冷量的调节冷量的多少可以由冷凝蒸发器液面的涨落进行判断。如果液面下降，说明冷量不足，反之，则冷量过剩。冷量主要由膨胀机产生，所以产冷量的调节是通过对膨胀气量的调节来达到的。通过调节，使在各种情况下的冷凝蒸发器液面稳定在一定的范围内。3.1.2 精馏控制（1）下塔的液空面必须稳定，可由V6阀控制，保持在规定的高度。 (2) 精馏过程的控制主要由V7阀控制，开大，则液氮中的含氧量升高。关小，则液氮中的含氧量降低。 (3 ) 产品气取出量的多少也将影响产品的纯度，取出量增加纯度下降，取出量减少，则纯度升高。3.1.3 达到规定指标的调节（1）把全部仪表调节至规定值。（2）用V7