何龙 韩建宁

摘要：空分装置是煤化工生产中的重要组成部分。本文就空分装置的主换热器可能出现的温差过大的因素从设备本身的客观方面中主换热器的设计、水分的进入、温度骤变引起的主换热器破损、杂质筛除的不彻底等方面以及人为主观操作失误造成的温差过大等原因进行分析，并以此提出采取及时有效的处置措施、强化设备养护、创新主换热设备等优化建议，为推动煤化工生产中空气分离装置的稳定运行提供参考。

关键词：空分装置;煤化工;主换热器

引言：空分装置是通过对于空气中各组分的气体进行分离，从而得出纯度较高的氮气以及氧气等的工业设备。在长期的生产过程中，由于设备的换热能力以及人为操作等方面的原因，会造成设备运行的相应问题，其中主换热器的热端温差过大是对于生产安全造成影响的主要问题之一，需要在实际生产过程中，在有效了解问题原因基础上，对热端温差大的问题进行有效的解决与优化，进而推动生产的良性健康发展。

1.空分装置主换热器热端温差过大的原因

1.1机器运转方面

1.1.1主换热器的设计方面

在长期的生产过程中，由于工厂中空分设备没有得到很好的技术更新，加之当时国内生产条件的限制，使得对于设备的制造能力以及设计能力均存在技术性的欠缺，进而导致原始性的设备已经不能满足当今时代的生产需求，其中主换热器的长度设计以及换热通道等方面均存在先天性的不足。例如：某工厂的空分设备出产与90年代早期，是在第五代空分设计工艺下设计制造的，其主换热器尺寸为5400mm×1000mm×1010mm的设计，目前通用的换热器长度为5.8米到6.0米，因此，这一设备5.4米的长度必然会对于其换热能力造成影响。此外，空分装置设计中的换热通道数量以及设置均会对于设备的换热能力造成影响[1]。

1.1.2微量水分进入主换热器

空分装置主换热器的水分进入途径主要有由冷箱主换热器的正流空气通道进入，另一种是增压机运转后冷却器进入主换热器的增压空气通道。在微量水分进入主换热器的正流通道后，会使其在板翅壁上被冻结，导致氮气、氧气等返流气体在由冷箱出来后不能进行充分的换热，使得返流气体复热不完全的现象出现，进而使得热端温差加大。在检查的过程中，利用便携式漏点仪器对于气侧导淋阀是否漏水进行探测可以检测是否存在增压机漏水的情况。此外，对于增压空气水分含量情况的分析，可以检测正流空气是否带水。

1.1.3加温以及冷却骤变引起的主换热器破裂

这一情况主要是由于空分装置中换热器的换热能力不足，加之制造过程中设备质量的缺陷，而导致的泄漏问题而引起的，在检测过程中，可以依据气体压力的变化对其进行检测。例如：在检测中，若是这一问题导致的，一般会形成主换热器的微漏，若泄漏的情况较为严重，则中压空气将会大量涌入低压返流气体通道，进而影响返流气体的出塔压力，因此通过对于返流气体压力的检测，可以对换热器热端温差过大的情况是否为这一原因导致的进行甄别。

1.1.4杂质的筛除吸附不彻底

空分装置的核心操作流程即是对于自空压机来的压缩空气进行水分、二氧化碳、碳氢化物等的筛除，进而通过精馏塔的热交换得到目标气体。因此，在此过程中，若对于杂质的筛除不彻底，则会形成主换热器通道的阻塞，这与原料的选择以及设备的吸附能力有关，需要在保证分子筛质量的同时对于加温再生程序进行严格的把控，例如：在分子筛再生的过程中，需要依据再生程序的标准对于加温以及冷吹等步骤进行严格的把关，以此控制再生温度，并且以8小时为一个周期对于纯化器进行倒换工作，最终对于分子筛吸附器出口排出的二氧化碳进行分析，以此通过杂质气体的排出量是否在指标范围对于这一成因废除与采用[2]。

1.2人为的不合理操作

在实际操作过程中，由于人员意识以及操作的规范性的不足会使得系统的整个操作流程存在不合理现象，进而加深了问题出现的可能，导致换热器热端温差过大的情况产生。例如：某空分装置使用三个单位的主换热器，为检测人员操作的合理性，需要在返流气体流量不变的情况下，通过三个阀的配合对于热端温差进行调节，可以根据三股气流出塔温度的情况进行空气量分配合理性的分析。

2.空分装置主换热器热端温差的优化措施

2.1针对问题采取有效的处置措施

以KDON-8000/5000型空分装置为例，对于热端温差大的问题，需要在分析问题产生原因的基础上，通过有效的措施，降低问题产生的危害，运用2#替代1#的方式进行系统供氧与生产的接续，

2.1.12#空分产品氧气送入1-3#氧压机操作

其步骤为：（1）停4-6#氧压机;同时关闭V105B阀，开V104B阀放散阀;将4-6#氧压机完全退出;（2）关闭2#空分系统氧气入氧气缓冲罐V116阀;（3）现场开氧气联通阀V115阀至50%左右;同时，根据2#分馏塔顶部压力适当关V104B放散阀至全关;缓慢关V105A阀门至全关，同时开V104A阀放散阀;（4）2#空分氧气出分馏塔总管阀V132阀至50%左右，一系统氧气入氧压机V1411阀门关至70%左右，并调节氧气外送流量为每小时6200平方米到6600平方米;（5）一系统氧压机回流阀V1403阀打手动，开到65%左右进行综合调节;（6）在倒换过程中应使1-3#氧压机吸入压力不小于5.0千帕;（7）使1#、2#空分系统分馏塔上塔顶部压力不大于45千帕[3]。

2.1.21#空分装置停车

在1#停车后对于装备进行检查，例如：若分子筛吸附器存在大量粉尘，则需要对于粉尘的物质以及来源进行分析，并对于整个设备进行全面的加热，进而通过排放阀的运作情况等进行分析，可以发现粉尘的来源出口，进而将充氮阀及连接管道进行更换，对整个装置进行加温、吹除处理后，1#装置再次开车。可以发现在进行紧急处理后，可以针对于可能的问题进行进一步的细化，并保证设备的顺利出氧，以及各项工艺指标的运行在既定的范围内，有效的防制了，问题的再擴大对于系统的进一步影响。

2.2强化对于设备的监测与维护

为避免再次出现类似的情况，可以通过加增检测点等方式对于系统的运作情况进行监控，例如：在主换热器的总管是上安置对于氮气、氧气等气体温度进行测定的测量点，并且可以在主换热器三个板式单元的各通道的进出管线上均加增测温点，提升空分装置的改造程度，进而完善设备温度的把控。

此外，要对于设备的主换热器进行定期的清洗与维护，并通过辅助换热单元的加设，提升装置的换热稳定性。并且，要在改造施工的过程中，加大对于施工现场的管理，以标准化的施工工艺以及步骤对于施工的程序进行全面性的把控。并在此基础上，制定有效的应急处置方案，加深在面对突发状况时，问题的应急处置强度。

2.3创新换热技术

随着产业链的发展，对于空分装置的可靠性、创新性、节能减排性的要求日益提升，相关企业需要开拓视野、创新方式，进一步提升空分机的运作能力。例如：相关调查显示空分装置中，压缩机蒸汽能耗在90%以上，制冷剂占3%，为保证产业效能的有效提升，需要对于冷箱内物流循环、分子筛等方面进行全面的改进，其中重要的方面就是对于换热设备的创新，可以通过对于换热管材质、冷凝水的回收两种介质横向绕流换热技术的应用，在改善现有能源形势的基础上，提升换热器运行的稳定性。

结论：综上所述，为保证空分装置运行过程中，有效的规避换热器热端温差过大的问题，需要在依据实际情况对于问题进行分析，进而制定有效的防范与解决措施，进而发挥设备的应有效能，为生产的可靠性提供前提。此外，通过空分设备可靠性以及安全性的分析，可以在推动生产装置优化的基础上，提升生产效能，进而为企业实现更大的经济效益，提升企业造福于社会的能力。

参考文献：

[1] 李芳芳，王丽平.空分装置主换热器热端温差过大的原因分析[J].山西化工，2020，40（03）：62-64.

[2] 黄书华.煤化工空分高负荷工况下的运行优化与实践[J].化工管理，2019（31）：61-63.

[3] 张学亮.煤化工项目配套空分技术的选择[J].煤化工，2017，45（01）：67-74.