空分精馏塔工况波动技术分析

刘丽文

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

2020 年11 月23 日1：10 至15：30 宁夏石化公司KDN-4000/300Y 型全低压高纯氮气空分装置精馏工况出现较大幅度波动，造成精馏塔阻力、精馏塔液空液位、冷凝蒸发器液位、进塔空气流量、氮气流量出现大幅度变化，精馏塔阻力上升至30 kPa。引起波动的直接原因是精馏塔HC2402 再生气旁通阀定位器故障，DCS给定阀位与现场阀位出现偏差，精馏塔再生气旁通阀DCS 给出阀位是45%，现场确认实际阀位是65%，进塔原料空气量增大，精馏系统超负荷运行，引起精馏工况[1-3]波动，该设备出现的精馏工况波动属非常典型的案例。因此，对高负荷运行引起精馏塔工况波动从理论上加以分析，对空分装置如何平稳操作，防止工况波动，有非常好的借鉴意义。

1 空分装置精馏系统工艺及原理

1.1 空分性能及现状简介

宁夏石化公司KDN-4000/300Y 型空分装置采用全低压深冷工艺，加工空气量为11 500 m3/h，产氮气4 000 m3/h，液氮300 L/h，产品氮气含氧≤0.000 3%，2011 年7 月建成投产。随着用户氮气使用量不断增加，氮气产量已经不能满足用户实际氮气用量，产品氮气负荷达到设计值的110%，加空气量增加至12 500 m3/h，装置负荷增加之后，容易造成精馏工况波动，在保证产品氮气合格的前提下，给空分装置稳定运行带来挑战。

1.2 空分精馏系统工艺流程

净化后的空气进入分馏塔，通过主换热器（E-1）冷却至液化温度，达到汽液饱和状态后进入精馏塔，经过精馏分离出的合格氮气大部分作为产品供用户使用。塔底富氧液空通过LV2301 阀节流降温进入冷凝蒸发器（E-2），在0.38 MPa（G）压力下与部分进入冷凝蒸发器的氮气相变换热，氮气液化作为分馏塔回流液，冷凝蒸发器液空吸收来自氮气的热量蒸发为污氮。……