国产KFD-41000型空分的改造

结构与设备安装 NSTALLATION安装画产KF41000空分的改郑恒星李增平(淅江省工业设备安装集团有限公司第二分公司浙江衢州324004)摘要:对早期国产的KFD-41000型空分进行低成本的系统改造,使其氮气产量翻倍,并使氧气提取率有较大提高关键词:KFD-41000型空分改造运行问题中图分类号:TQ116文献标识码:B文章编号:1002-3607(2010)07-0017-02国内某氧气厂的一套空分装置是早期国产KFD-41000在此采用了最新型的列槽式水分布器,大大改善了水的分型空分,已连续运行了20多年,受设备老化和旧式流程的限布情况,且由于增大了空气流通面积,使空气阻力和流速制,单位能耗高、氧提取率低(仅70%左右),且氮气产量也大幅下降,效果十分显著。另外,冷冻水设计成闭式循环,较低。为了满足市场上对氮气的需要,并达到降耗的目旳,其在空冷塔中部被收集起来后送往水冷塔,而不与空冷塔氧气厂委托我分公司对其进行了改造,获得了较好的效果。下部的冷却水相混合,既保证了流经冷冻机的水的质量,又方便了水质的处理。水冷塔(高13米,直径1.4米,其中由塑料改造前状况与目的叶环构成的填料层厚8米)系统则用装置生产的多余氮气和该空分为国内早期切换钣翅式空分,80年代末曾进污氮气冷却循环冷冻水,从而回收冷量,并能在冷冻机临时行过一次部分改造,更换了上塔,增添了导向塔板粗氩故障停车时,用加大氮气(最大可达2000Nm3/hr)入塔量的塔,并将风机制动的膨胀机更换为电机制动的膨胀机方法,短期顶替冷冻机的作用,维持生产。在本次改造前,空分装置的运行工况也较好,氧产量达2.纯化系统6200Nm3/hr,质量99.1%;氮产量为5000Nm3/hr,质量将原切换式流程改为分子筛吸附流程。选用了成套分99.9%;并产150Nm3/hr的粗氩,运行周期为450天子吸附器、切换和加热再生系统,考虑到氧气厂蒸汽供应改造目的是希望改造后空分在使用压力空气量未增与压力的实际情况,在原有的蒸汽加热器后串联了一组全加且保证产品质量的前提下,氮气产量达到15000Nm3/hr备用的可调式电加热器。该电加热器由三组自动切换的电左右,氧气产量也有相应的提高,单位能耗有一个较大加热单元组成,平时启动一组(约80Kw)提高分子筛再生的下降。另外,粗氩的生产不受到影响。我们考虑在尽气的温度,而当蒸汽停供时,则全部启动,保证再生气的温可能利用原有设备的前提下,将其改造成分子筛流程。度要求。分子吸附器选用了直径为3.4米的立式双层床吸附从而利用分子筛流程的特点,达到使氮气产量翻倍,并器,其上层为分子筛,下层是铝胶的,以提高装置的可靠性,尽可能提高氧气提取率的目的分子筛再生所需的最高温度也降到了180℃3.膨胀机系统二、改造情况结合流程的改动对膨胀机流程重新进行了布置,将在满足工艺要求的前提下,我们尽量使用或修复利用原原来的环流进气,改为了中抽进气,即从主换热器中部有的设备,必要时再进行增补,具体各部分的改造情况如下:抽出了一股冷却到-133℃左右的入塔空气(6200Nm3/hr1.氮水预冷系统6500Nm3/hr)进膨胀机膨胀至-166℃C,膨胀后的空气再经过经检査原有的预冷系统已经严重腐蚀,空分塔,氮冷塔液氧自循环系统的热虹吸换热器,用主冷凝蒸发器的液氧冷存在大量的安全隐患,基本上已无利用价值。因此本次改造却消去一部分过热度后,进入上塔参加精馏更换了空、水冷塔,增设了一台冷冻机。空冷塔为二段冷却的4.主换热器系统整体式填料塔(高19米直径为2米),其下部为热段,填料层原切换式主换热器系统由10组换热单元并联组成,每厚4米,其中最底部为2米不锈钢共扼环填料,该处用外界提组单元由3个钣翅式换热器串联构成。本次改造将这10组供的冷却水,将空气温度降到30℃;上部为冷段,由8米厚的单元根据新工况下各股物料的温度和流量,重新进行了分塑料共扼环填料层构成,此处用冷冻水将空气继续冷却到配,将原来的每组单元都有氧,氮,污氮和入塔空气通道5℃左右出塔。为了改善传热效果,并防止水分的雾沫夹带改为每组单元只有入塔空气通道和某一单独出塔返流气通安袋1AAmN|结构与设备安装道,以改善传热工况。重新布置的10组单元中,5组为氮气程改动而更换的几个阀门外,大部分仍沿用了原有的阀门通道,3组为污氮通道,2组为氧气通道。在安装过程中,我们对30台钣翅式换热器打压试验检查后,有5台彻底报废,三、裸冷、调试与运行情况还有6台有微量泄露。考虑到分子筛流程中主换热器不再施工结束后,在氧气厂的组织下,我们进行了裸冷进行切换,因而有细微裂纹的钣翅式换热器不会由于周期开车,仅用了9个小时便冷却到了规定温度,其中冷凝蒸性应力变化导致裂纹处因疲劳断裂而不断扩大,可以考虑发器处达到了-90℃。裸冷中设备、管道均未出现泄露和继续使用。因此结合主换热器的流道布置,在保证产品纯变形,裸冷一次成功。度和生产安全性的前提下,将更换上来的新换热器全部安裸冷结束,经过十几天的加温、充填珠光砂等工作后,排在了氧气大组中,而将那6台有微量泄露的换热器布置在空分设备正式启动运行。启动调试过程中,除发现一部份了污氮大组中。这样布置后,经裸冷和一段时间的运行,主仪表有零点飘移,个别调节阀动作不线性等问题外,相当顺换热器系统未出现问题,且产品质量也未受影响,初步达利。运行第三天塔内出现液体,次日上午便建立起了正常工到了设想的目的况,氧气产量达到了7600Nm3/hr,纯度为99.2%;氮气产量更5.过冷器、液氧自循环系统达16000Nm3/hr,纯度为99.9%。主塔工况稳定后,启动粗氩因原来的过冷器与现行流程不匹配,故改造中换用塔建立正常工况,粗氩产量为150Nm3/hr,质量也达到要求了新的集成式高效过冷器,用出上塔的污氮气和氮气过附表:改造前后空气消耗量及产品产量对照表冷下塔液空和液氮,过冷器中未设污液氮通道。为了保空气用量证设备的长期安全运行,该流程中加设了热虹吸自循环时间用量压力产量绝产量式液氧吸附器系统,用膨胀后的膨胀空气作为热源,推Nm/hr Mpa Nm/hr Itt%INm/hr纯度%Nm/hr动热虹吸换热器里的液氧流动,从而实现主冷凝蒸发器造410000.5262009500099.9915096内液氧的吸附循环。我们将原液空吸附器清洗后作为液前氧吸附器使用,通过增大液氧吸附器的容积,使切换频改造410000.52760099.21600099.9150率大为减少既确保了运行的稳定又节省了成本6.精馏塔系统根据设计计算,要达到增加氧、氮气产量的目的,四、改造及运行中发现的不足与问题上塔的塔板数需做较大的调整,部分塔段塔径也不对,因我们是在原有的冷箱内进行改造,故受原冷箱形状和最好能进行大段更换。考虑到节省费用,我们对原上塔支撑骨架的限制,设备布置比较困难,导致一部分设备离冷箱进行了分割改造,在膨胀空气入口下和液空入口下等处壁较近,保温效果不理想,因而在冷箱壁上发现有结露区分别增添了6块塔板,而仅将原辅塔全部更换,这样上塔在主换热器布置时,使用了旧式换热器,未换用新塔板数由⑧2块增至96块,辅塔直径也有了明显的放大,型高效换热器。导致现在氧气岀主换热器的温度比氮满足了精馏工况的要求。为保证实际使用时主冷凝蒸发污氮气低了2—3度左右,引起了一定的复热不足冷损器的换热面积,另在原主冷凝蒸发器外对称加挂了二个以上这两条不足导致膨胀量一直比设计工况高单体换热面积达900m的辅助冷凝蒸发器,使换热面积有600-800Nm3/hr,达6200-6500Nm3/hr,影响了产品质了很大的扩展,余量达到了30%以上。量的进一步提高7.粗氩塔和氧、氮、空气压缩系统该部分工艺经检査完全能满足新的运行工况,因此五、结束语未做改动,保留了原系统。经过氧气∫一个月的试生产,设备运行工况逐渐稳定8.仪表与阀门系统氧气产量达到了7600-7650Nm3/hr,纯度为99.2%;氮气为原设备所用的DDZ—一I型仪表已经破旧不堪,备品16000Nm3/hr,纯度99.9%。粗氩产量为150Nm3/hr,均达到备件也无处购买。这次改造选用了成套的 DDZ-ILL仪或超过了设计指标。现该空分已稳定、连续运行了一年表,使仪控系统的准确可靠性大为提高多,且工况仍基本保持了调试完成时的状况,产生了良而原装置上的阀门,虽然经长期使用,但因大部分阀好的经济效益。而这次改造由于旧设备的再用率超过了门的阀体处在冷箱内,且平时保养较好,故腐蚀老化情况70%,因而节省了大笔费用,包括设备、安装在内的总体较轻,可以继续使用。我们将这批阀门全部拆下解体检修,费用约为600多万元(其中设备费仅300多万元),可以并在重新装配后,逐个进行了研磨和校漏。因而除了因流说改造完全达到了预期的各项目标。