空分系統主換熱器堵塞局部加溫處理與重新開車

李雪雙

(河南神馬尼龍化工有限責任公司,河南平頂山 467013)

空分系統主換熱器堵塞局部加溫處理與重新開車

李雪雙

(河南神馬尼龍化工有限責任公司,河南平頂山 467013)

對KDON-3500/3200/150型空分裝置出現主換熱器堵塞后,進行了冷態局部加溫處理,在重新開車過程中發生了液懸故障,提出了正確開車的方法、措施。

主換堵塞;局部加溫;開車;液懸;處理

某公司KDON-3500/3200/150型空分裝置2008年8月5日主換熱器出現明顯堵塞征兆:下塔壓力由正常的0.525 MPa降低至0.517 MPa,空氣進塔氣量由19 800 Nm3/h降低至19 100 Nm3/h,空壓機出口放空閥開度達到了30%,主換熱器熱端溫差由4.5℃升至7.1℃,參數趨勢不斷變壞。由于后系統用氣緊張不能進行傳統停車,決定采取局部加溫主換熱器的措施,最終解決了該問題。加溫后重新開車過程中,出現了下塔液懸故障,本文分析了重新開車發生液懸故障的原因,提出防范措施,以供同行參考。

該空分裝置采用常溫分子篩吸附、增壓透平膨脹機、空氣膨脹進上塔流程,精餾塔為單環流篩板塔,系統設計主要運行技術參數見表1。

表1 系統設計主要運行技術參數

1 局部加溫處理過程

堵塞情況出現后,我們成立攻關小組,對系統現狀進行分析診斷。確認了主換熱器是由于運行周期長,中間出現過系統少量帶水故障造成主換熱器組堵塞了二氧化碳和水分。如果采用傳統的停車大加溫模式至少需要2 d才能解決,公司生產將會全面停頓,損失慘重。通過咨詢相關專家,決定僅對主換熱器進行局部加溫使主換熱器空氣通道溫度升高到5～10℃,將換熱器內部堵塞的雜質經過下塔排放閥排出從而消除主換堵塞故障,恢復空分正常工況,局部加溫時間估計在6～10 h左右。根據局部加溫思路,首先外購液氧、液氮氣化保證公司部分生產線用氣。其次空分冷箱系統停車,對主換熱器空氣通道進行加溫操作,局部加溫流程見下頁圖1。

1.1 加溫前準備

①停止向冷箱供氣前,將精餾塔下塔液體全部打入上塔,停運膨脹機并單獨加溫;②關閉冷箱系統供氣閥TG-320,下塔液氮回流閥TG-127、上塔液氮回流閥JL-102、液空進上塔閥JL-101、氮氣送出管路閥門、污氮送出管路閥門;③氧氣壓力設定為60 kPa投自動,自動調節上塔壓力在55～60 kPa左右,且不超過65 kPa;④保持空壓機、預冷系統、分子篩系統,膨脹機油水系統正常運行。

1.2 加溫操作路線1

①全開膨脹機進口管線排放閥P-F102、關閉膨脹機進口總閥TG-114、膨脹機進口切斷閥;②全開膨脹機旁通閥TG-101、膨脹機進口手動閥,保持增壓空氣管線壓力在0.30～0.40 MPa,加溫增壓空氣管線,60 kPa左右,且不超過65 kPa;③當增壓空氣溫度TI-102-1由原-168℃左右升高到5～10℃時關閉以上閥門。

1.3 加溫路線2(與加溫路線1同步進行)

①全開下塔排放閥P-F110、P-F111;②緩開進塔總閥TG-320,控制下塔壓力在0.13～0.25MPa,加溫主換熱器進塔空氣管線;③當進塔空氣溫度TI-102-2由原168℃左右升高到5～10℃時關閉以上閥門。通過約4 h加溫后,主換熱器底部溫度回升到了水分的氣化溫度,主換熱器局部堵塞的雜質被清除。

圖1 局部加溫流程圖

2 局部加溫后重新開車

經過將近6 h操作后,精餾塔系統重新啟動,但在開車過程中,下塔壓力在0.56 MPa左右,超出正常值0.04 MPa,空氣進塔氣量由導氣時的18 800 Nm3/h逐步降低至600 Nm3/h,同時下塔阻力逐漸升高到27 kPa,超出儀表量程,下塔液位一直不顯示,約30 min后,空氣進塔氣量逐步增大至19 800 Nm3/h,下塔阻力降低到0 kPa,下塔液位超過量程,明顯出現了下塔液懸,首次開車失敗。根據以上情況,對比參數變化,分析下塔液懸的原因為局部加溫時由于主換熱器和下塔相連通,排放口在下塔,部分熱氣上升,造成下塔溫度高,開車時為了趕時間,未對下塔進行必要的冷卻,下塔塔板溫度高,當有回流液空時,在塔板上急劇汽化,造成下塔壓力升高,阻力上升,回流液不能及時下流,產生了液懸故障。針對該原因,立即采取以下措施,對下塔進行充分冷卻:①關小下塔回流閥后重新向冷箱系統導氣,控制精餾塔低負荷運行;②導氣后立即開大液氮進上塔回流閥,減少下塔回流液體量,避免液體大量氣化;③開大主冷凝蒸發器不凝氣排放閥開度,打開冷凝蒸發器氮氣側排放閥,加快下塔冷卻速度;④根據主冷凝蒸發器液位情況,及時用液氧槽車向主冷反充液氧,維持主冷液位穩定。

經過以上操作后,下塔壓力逐步穩定在正常0.53MPa,空氣進塔氣量穩定在19 200 Nm3/h,下塔阻力穩定在13.8 kPa,氧氣品產量在3 180 Nm3/h、氧氣純度達到99.5%,氮氣純度達到了99.999%,符合公司要求的控制指標,開車成功轉入正常生產。

重新開車后,系統參數恢復了正常,主換熱器中部溫度由加溫前的-125.3℃恢復到正常時的-95℃,主換熱器熱端平均溫差由加溫前的7.5℃恢復到正常的3.5℃,空分系統局部加溫成功結束。

3 局部加溫處理經驗教訓

通過本次局部加溫及重新開車操作,我們的經驗教訓是:①當主換熱器出現意外進水等故障時可以采用將精餾塔處于冷備狀態,縮短空分系統的加溫時間,滿足生產用氧需求。②空分主冷凝蒸發器可通過設置液氧反充管線,節約系統啟動時間。③下塔排放閥口徑(一般為DN40)過小,不僅影響加溫時間,而且影響下塔開車投用后的分離效率,以及給重新啟動帶來困難。④局部加溫重新開車時,由于進塔氣體溫度高,首先打開下塔排放閥門或主換熱器底部空氣排放閥將熱氣排出塔外,盡快降低下塔塔板溫度,避免下塔塔板溫度過高造成回流液大量氣化從而發生液懸或設備應力破壞的風險。

TQ051.8

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1003-3467(2010)18-0049-02

2010-07-21

李雪雙(1964-),女,工程師,從事工程技術管理工作,電話:13064492628。