安徽晋煤中能化工股份有限公司现有2套蒽醌法工艺过氧化氢(27.5%)生产装置,即1#系统6万t/a和2#系统10万t/a。在蒽醌法生产过氧化氢工艺中需要空气压缩机制备压力0.5 MPa的无水、无油空气作为原料,目前100 m3/min往复式空压机不仅为1#系统生产过氧化氢提供原料,还担负着整个公司合成氨、粉煤气化装置仪表用气的重任,所以空气压缩机的长周期、稳定运行对1#系统的稳定运行至关重要,更关系到全公司仪表气的正常供应。但空压机在实际运行中存在以下一些问题。
(1)机组连续、稳定运行时间短,平均只有50 d,维修费用高,检修量大。
(2)在高温季节,一段、二段排气温度高(机组排气温度经常超过报警值170 ℃)、排气压力高,电机运行电流高。
(3)一段、二段气缸大盖垫片易渗漏,气缸易带水,机组运行存在安全隐患。
(4)空压机出口与氧化系统之间的压差达到0.08 MPa。
原因分析
(1)100 m3/min往复式空压机自2004年投用以来,由于一段、二段气缸大盖上设计时分别布置有8只、4只气阀,但气阀周围只有2只紧固螺栓且不对称,高温石棉板垫片内、外承受压力不同,受到本身承压能力较差以及紧固力偏小等因素的影响,循环水水压只能控制在0.3 MPa,循环水压偏低。高温季节虽然机组排气温度经常超过报警值170 ℃,但提高循环水水压又容易造成大盖垫片渗漏,影响空压机正常运行,甚至危及机组的安全运行。
(2)因二段出口气体温度偏高,达到90 ℃,气体中的水分不能有效分离,压缩空气质量较差,造成双氧水生产装置氧化残液增加,仪表用气气质中含水量大,影响仪表自调装置的安全运行。2011年10月在二段出口增加了1台400 m2换热器以除去空气中的水分,但因工艺配管不合理,造成后段阻力大,空压机电流达到45 A,空压站与主装置之间压力差达到0.08 MPa。
优化改造措施
(1)将100 m3/min空压机一段、二段大盖所用的高温石棉板改为铝板,由于5 mm厚的铝板直接加工成成型垫难度很大,遂用1 mm厚的铝板分别加工成成型垫,然后将5个成型垫用生料带固定在一起。2013年5月将气缸大盖垫片由高温石棉板改为铝板成型垫后,有效解决了气缸大盖垫片承压能力差、易渗漏的缺点。
(2)优化100 m3/min空压机出口气体工艺流程。改造前气路流程:空气→空气消声器→一段压缩→一段冷却器→二段压缩→二段冷却器→出口大冷却器→机组缓冲罐侧部→系统缓冲罐→高效除油器→主装置。将气路流程从二段冷却器出来后作如下改变:二段冷却器→机组缓冲罐侧部→出口大冷却器→系统缓冲罐→高效除油器→主装置。
(3)为有效降低机组出口与主装置之间的压力差,将输气管道由DN200改为DN250,有效降低了气体流速,减小了压力差。
通过采取以上优化改造措施,目前机组已连续运行7个月,一段、二段排气温度可以控制在130 ℃,二段排气压力控制在0.41 MPa,机组安全运行得到有效保证;机组电流控制在42 A,年可节电24.95万kW·h;年可减少4次检修,节省维修费用,减少劳动量。经测算,此优化改造年创经济效益16.89万元。