孙二凯
河南硅烷科技发展股份有限公司，河南襄县 461000
摘要：河南硅烷科技发展股份有限公司制氮站自2021年1月15日试生产以来，在运行过程中发现存在设计、设备以及操作问题，给制氮站安全稳定运行带来一定的隐患，计划在机会大修时通过技术改造，解决制约生产中存在的隐患。
关键词：制氮站；氮气；冷箱；冷冻机；空分；
引言
河南硅烷科技发展股份有限公司4000m3/h空分制氮站由开封空分集团有限公司设计建造，本套装置设备的特点:
1.采用自洁式过滤器，运行轻便，可靠。
2.采用英格索兰半封闭压缩机，全部进口制冷元件组装的冷气机组，高效率、低能耗、低噪音、安全可靠、运行周期长。
3.采用常温分子筛吸附法净化空气，分子筛吸附器由程序控制器控制自动切换，使工艺流程简单、启动容易、操作方便，精馏工况稳定，切换损失小，运行安全。
4.采用膨胀机增压端增压氮气，减低装置能耗，操作方便可靠。同时设置了膨胀机前温度调节流路，以满足启动过程以及正常运转的工况要求。
5.设置液空过冷器，合理分配冷量，减少进精馏塔空气液化率和液空节流气化率，制冷精馏相得益彰。
6.设置自增压的100m3液氮储罐和两个空温式汽化器，可在应急状况下快速供应0.7MPa（G）氮气。
1.工艺流程简述：
1.1 空气经自洁式过滤器除去灰尘及其它机械杂质，进入离心式空压机中经压缩至0.68MPa，经后冷却器冷却至40℃分离掉游离水后进入氟利昂制冷机组继续冷却至5℃。分离掉冷凝水后进入纯化器。去除H2O、CO2、C2H2等碳氢化合物。分子筛吸附器两台交替使用，一台吸附工作，另一台解析再生，再生气体为出精馏塔污氮气。纯化器的切换周期为8小时，定时自动切换。
2.2 空气经净化后直接进入精馏塔，在主换热器和液化器中与返流气体（纯氮等）换热达到接近空气液化温度约-168℃进入下塔。在下塔中，空气经精馏分离成产品氮和富氧液空，顶部氮气部分进入冷凝蒸发器中被冷凝为液体，同时冷凝蒸发器的低压侧富氧液空被汽化。大部分液氮作为下塔回流液，液空在过冷器中过冷后经节流送入冷凝蒸发器与氮气换热，在0.27MPa(G)压力下与氮气相变换热，氮气液化作为精馏塔回流液，液空蒸发为废气。
2.3 塔顶的废气引出与膨胀后的废气汇合经主换热器复热后作纯化系统再生气,其余放空。由冷凝蒸发器顶部引出的废气经过冷器，液化器复热后经透平膨胀机绝热膨胀至0.035MPa，给装置补偿冷量。
2.4 产品氮气从精馏塔顶引出，经主换热器复热后在0.6MPa（G）压力后进入膨胀机增压端压缩至0.7MPa（G）压力时送入管网。
2.需改进的方面：
装置自2021年1月15日试生产以来，显露出一系列问题，亟需与厂家进行沟通解决以及进行改造。
2.1压缩厂房内无天车，且机组离墙预留空间狭小，厂房上部两侧窗户不可开启，下部窗户由于管道支柱原因，2个窗口处于半开状态。使两台空压机组和两台冷冻机组日常维护、检修以及通风散热带来诸多不便，在夏季造成空压机电机驱动端和非驱动端温度处于临近报警状态，目前使用2台大功率风扇对空压机电机进行强制通风散热。
2.2 两个空压机组各级换热器上回水管线安装对夹式碟阀，均未安装截止阀，无法单独隔离换热器进行清洗，若进行清洗需两台空压机停机，且换热器上回水管线均未设置排气阀。
2.3 在2号冷冻机开车过程中，螺杆压缩机跳闸停车，经排查发现机体进水，进一步排查发现冷凝器泄露，原因为材质问题或冬季水未排尽结冰后胀裂所致，导致压缩机返厂检修，冷凝器由生产厂家重新制做。通过对制冷剂管道进行彻底的吹扫干燥，压缩机和冷凝器回装试运后正常。
2.4 在1号冷冻机运行过程中，压缩机头以及机体结霜严重，一方面是制冷剂在蒸发器内没有完全得到蒸发，换热不彻底，蒸发“过剩”严重时产生液击损坏压缩机，另一方面膨胀阀开度不合适。通过清洗过滤器脏堵部分、适当调整膨胀阀开度以及微调末级气温的办法得到缓解。
2.5 在冷冻机日常维护过程中，发现冷冻机上部380V电机接线盒内均存在少量积水，排查后发现进接线盒电源线孔未进行封堵，机体上的水珠蒸发后通过孔洞进入接线盒内再次凝结成水，如果长时间未发现将造成短路或漏电停机，经用防爆泥封堵后未在发生进水现象。
2.6由于分子筛阀门信号传输行程开关盒4个进水腐蚀，接触不良，频繁导致分子筛程序暂停，且由于程序设计原因未报警和岗位人员监控不认真，导致一个分子筛罐吸附长达8个小时才发现，目前均已更换并采取防进水措施以及增加报警提示后未在出现暂停现象。
2.7膨胀机在试运行过程中发生数次抱死现象，经检查发现密封气管线有杂物，导致轴承失效以及轻微划痕现象，在操作过程中启停过快以及操作不规范也是导致抱死的原因之一。通过吹扫密封气管线、清洗粗细过滤网、强化班组人员培训的方式保证密封气管路清洁、压力稳定，采取先供气再开车、先停车后关气的模式以及开关进出口阀门时要缓慢匀速升压。
2.8 冷箱密封气使用的是主冷顶部的污氮气，氧含量在36％—64％之间，使冷箱处于富氧环境中，一旦产生静电或火花极易发生事故，在机会大修时建议用氮气作为冷箱密封气。同时冷箱上部、中部、下部均未安装真空压力表，无法通过分析塔内密封气含量的方式以及查看压力的形式监控冷箱是否存在泄漏，计划在机会检修时进行增设。
2.9主冷无总碳氢、液空和污氮气无在线分析仪，均无法监测其成分，不利于安全运行和作为工况调整的参数依据。同时不凝气排放管线过低，在冷箱基础平台上极易冻坏基础，排放的不凝气氧含量过高，造成部分区域处于富氧环境中，为安全起见需引至冷箱二层平台处不间断微量排放。
2.10 循环水加杀菌剂后，泡沫从凉水塔风机顶部飘出，导致界区内大部分管线和设备均被浸湿,通过少量多次添加后会减少泡沫飘出，但影响杀菌效果。在机会检修时在风机顶部加装合适的孔径和高度的不锈钢丝网才能得到彻底解决。
2.11 制氮站选址不合适，处于全厂中间位置，空压机组吸入口周围全是液氨、盐酸、硝酸、硫酸、硅烷气等库房和输气站，空气中不定时会闻到刺鼻性气味，且空压机入口未安装在线大气中烃类分析仪等，不利于主冷的安全运行。
2.12 班组人员都是非从事化工的专业人员，对空分无任何理论基础和操作经验，这也是试生产以来最大的安全隐患和培训工作的难点，通过近半年多的强化学习和现场指导操作，均能达到基本开停车和应急处置能力。
3.总结：
通过对制氮站一系列的优化改造，有效解决了装置运行的安全隐患，进一步增强氮气供气系统的稳定性，为全厂高负荷连运奠定坚实基础。