[分析仪表在煤化工空分装置的应用及维护] 云南煤化工集团空分
摘 要：本文介绍中原大化公司煤化工空分装置流程的各个阶段中所配置的分析仪表的特点及其作用和日常维护使用，并说明分析仪表在空分装置的重要性。 关键词：空分装置；分析仪表；预处理；系统维护
一 空分装置工艺流程
河南煤业化工集团中原大化公司煤化工500kt ／ a 甲醇项目， 空分装置配套采用了KDON-52000 ／ 61100 型空分设备， 利用液化空气中各组分沸点的不同而将各组分（氮气、氧气、氩气等）分离出供各系统使用。空分采用先进的分子筛纯化器和增压汽轮膨胀机，工艺流程包括空气过滤和压缩、空气中水份和二氧化碳的清除、空气被冷却到液化温度、冷量的制取、液化、精馏、危险杂质的清除、膨胀制冷、储存、输送等工序。该空分机组系统分为空气汽轮压缩机系统、空气预冷系统、分子筛吸附纯化系统等。空气吸入经过滤器过滤后进入空气汽轮压缩机中，压缩至0.585Mpa（G）Z左右，然后进入空气冷却塔中冷却。空气在冷却塔中与水进行热质交换，降温至～ 15℃。出空冷塔的空气进入切换使用的分子筛吸附器，空气中的二氧化碳、碳水化合物及残留的水蒸气被吸附，脱除杂质，获得干净而又干燥的空气。净化后的空气分成两路：一路进入分馏塔精馏； 另一路空气经膨胀机增压端增压后冷却， 调整到一定温度后进入汽轮膨胀机进行绝热膨胀，而后进入上塔精馏。进入下塔的空气和液态空气经下塔的初步分离， 在顶部产生纯度为99.999％的纯氮气，氮气进入冷凝蒸发器中被冷却为液氮。从下塔底获得38％的富氧液体空气，进入上塔精馏，一部分作为液体产品送出。经过上塔的进一步分离可在上塔顶部获得纯度为99.999％的氮气， 中上部抽出污氮气， 底部获得纯度为99.6％的氧气，氧气经主换热器复热后出冷箱。氧气、氮气出冷箱后则分别进入压氧系统和压氮系统，作为液体产品送出。
而粗液氩是采取低温全精馏法制取的，从上塔相应部位抽出氩馏分气体约51840Nm3/h，含氩量8～10%（体积），含氧量0.02%（体积）。氩馏分直接从粗氩塔Ⅰ的底部导入，粗氩塔Ⅰ上部采用粗氩塔Ⅱ底部排出的粗液氩作为回流液，作为回流液的粗液氩经液氩泵加压到0、9Mpa(G)后直接进入粗氩塔Ⅰ上部。粗氩自粗氩塔Ⅰ顶部排出，经粗氩塔Ⅱ底部导入，粗氩冷凝器采用过冷后的液空作冷源，上升气体在粗氩冷凝器中液化，得到粗液氩和约1620Nm3/h的粗氩气（其组成为～99、6%Ar,<=1ppmO2）.前者作为回流液入粗氩塔Ⅱ。后者进入粗氩液化器进行液化，然后进入纯氩塔中，继续精馏。粗氩冷凝器蒸发后的液空蒸汽和底部少量液空同时返回上塔。粗液氩从纯氩塔中部进入，在纯氩塔蒸发器氮侧内利用下塔顶部来的压力氮气作为热源，促使纯氩塔底部的液氩蒸发成上升蒸汽，而氮气被冷凝成液氮节流后返回上塔。来自液氮过冷器并经节流的液氮进入纯氩冷凝器作为冷源，是粗氩气液化作为纯氩塔顶部的回流液，以保证塔内的精馏，是氩氮分离，从而在粗氩塔底部得到纯液氩。
空分流程如下：
二 空分在线分析仪器的配置
2.1系统概述
由北京凯隆分析仪器有限公司为中原大化52000空分装置成套设计的在线气体分析系统由11台分析仪；11套预处理装置；4只标准机柜以及若干随机配套标准气和相关技术文件组成。该系统能连续自动分析空分生产工艺流程中有关的O2、CO2、微量水、微量氧、以及Ar气等各种组分。既就地指示组分含量，也能把各种分量转换成4-20mA信号远传至中央控制室实现集中显示和操作。以及用户自动、手动的多流路切换信号。如图所示，空分装置的在线分析仪分析以下几个地方：⑴：污氮出蒸汽加热器含水量分析⑵：微量水分析仪⑶：气体进冷箱CO2分析⑷：粗氩塔Ⅰ、Ⅱ顶部粗氩含氧分析⑸：粗氩塔Ⅱ出口氩气含氩量分析⑹：高压氧气含氧量分析⑺：微量氧分析⑻：微量氮分析⑼：氩馏分含氩量分析⑽：纯氩微量氮分析⑾：上塔底部液氧总烃分析
为方便快速查阅分析仪表或成套分析系统的重要特性，如图所示列出了相关的主要技术指标。
2.2 预处理装置工作原理
预处理是在线气体分析系统中一个重要的组成环节，要求是非常严格的。正确设计和维护预处理装置与分析仪表本身的质量同等重要。由于生产工况的差异，在线分析系统悲歌测量分析回路的预处理装置都是不同的，但是其主要作用就是从工艺流程中取出样气，通过过滤、干燥、冷凝、稳压、稳流等一系列措施对样气进行必要的处理，使样气符合分析表的要求，从而得到工艺及管理人员所需要的准确数据。
2.3 系统启动前检查
为保证系统启动前的安全，应该检查一下内容。
①气路管线已连接完成，并且气路管线已吹扫完成和预处理装置附件已安装完成。
②气路管线气密性检查合格、水、电、气、汽已经引至需要位置。
③电气线缆已经连接完成，并且电源符合要求，同时接地正确（接地线阻<=4欧姆）
2.4系统启动
通过对系统状态检查确认后，即可合上机柜内侧空气开关给系统送电，启动系统。注意：对于热导式气体分析仪通电前请先接通被测气体流程气或零点气，以免由于加热损坏检测元件；对于电化学原电池氧分析仪通电前应确认电池没有安装，断电次序则相反。气体分析仪从通电到具备正常工作状态通常都需要经过预热，预热时间大约2-4小时，预热过程中仪表表示值可能会出现漂移或超出规定的数值，这不是仪表故障，是因为没有达到预热时间所致。
2.5 系统投运
当到达规定预热时间后，仪表示值处于稳定状态，此时系统即可投运使用。如果是首次投运或长时间停运的系统必须事先通过校准，方可投运。对于电化学原电池微量氧分析仪投运前必须用被测气体流程气或氮气对样气管线吹扫不少于24小时，然后装上原电池才能投运。投运时，打开机柜内右侧取样球阀，把操作面板前多通阀旋钮开关切到“样气”一侧，调整测量指示流量计旋钮，使流量计示值与校准时流量值一致。然后调整放空回路流量使之保持一个适当大的值，以缩短分析滞后时间。