大型空分大修后開車高換堵塞原因分析

李 靈，郭 濤，婁倫武，閣世媚

（貴州桐樣化工有限責任公司，貴州桐梓 563200）

大型空分大修后開車高換堵塞原因分析

李 靈，郭 濤，婁倫武，閣世媚

（貴州桐樣化工有限責任公司，貴州桐梓 563200）

由于是深冷工藝，因此空分停車后系統存在大量的冷量問題，因此系統升溫復熱是關鍵性步驟，但若未嚴格控制好復熱時間和復熱介質，會使開車出現事倍功半的效果。

高換；結冰；堵塞

貴州桐梓化工有限責任公司是赤天化集團為了發展壯大，同時提高無煙煤利用率，在貴州省遵義市桐梓縣投資建成的一家現代化煤化工企業。該公司擁有兩套43 000m3/h產氧量的空分裝置，以甲醇、合成氨和尿素為主要產品。

1 工藝原理

空氣的精餾就是利用空氣的各種組分具有不同的揮發性，即在同一溫度下各組分的蒸汽壓不同，將液態空氣進行多次的部分蒸發與部分冷凝，從而達到分離各組分的目的。當處于冷凝溫度的氧、氮混合氣穿過比它溫度更低的氧、氮混合液體時，氣相與液相之間就發生熱、質交換，氣體中的一部分冷凝成液體并放出冷凝潛熱，液體則因吸收冷凝潛熱而一部分蒸發。因沸點的差異，氧、氮、氬的蒸發順序為：氮＞氬＞氧，冷凝順序（與蒸發順序相反）為：氧＞氬＞氮。在本系統中，該過程是在塔板上進行的，當氣體自下而上地逐塊穿過塔板時，低沸點組分的濃度不斷增加，只要塔板足夠多，在塔的頂部即可獲得高純度的低沸點組分。同理，當液體自上而下地在塔板上通過時，高沸點組分的濃度不斷增加，通過了一定數量的塔板后，在塔的底部就可以獲得高純度的高沸點組分。

利用此原理，在精餾塔下塔的頂部得到了高純度氮氣（99.99%），在精餾塔的上塔底部獲得了高純度的液氧（99.6%）。

2 主要裝置

2.1 預冷及純化系統

本系統是將壓縮來的空氣用低溫循環水進行洗滌、降溫，除去空氣中帶的灰塵和酸性氣，同時將空氣溫度冷卻至10～14.5℃，從而得到純化系統需要的合格空氣。純化系統再通過吸附的方式，將空氣中的水分、二氧化碳、乙炔及其他碳氫化合物全部去除干凈，得到露點低于-60℃的空氣，供精餾系統使用。

2.2 制冷及增壓系統

空分裝置的冷量主要是來自于高壓空氣的絕熱膨脹，從而使空氣的壓力、焓都降低，從而達到降溫的效果。來自純化系統的空氣分兩路，一路經低壓換熱器進入下塔；另一路進入增壓系統。從增壓系統出來又分兩路，路增壓至2.5MPa，然后經膨脹增壓機增壓至4.0MPa，再經高壓換熱器換熱后進膨脹機降壓后進入下塔參與精餾。經過精餾，最終在下塔頂部得到高純氮氣（99.99%），在上塔底部得到高純液氧（99.6%），液氧再經高壓板翅式換熱器與增壓機過來的高、中壓空氣換熱，變成20℃的氧氣，然后送至下游工段。

3 事故經過

在空分長期停車復熱后，對系統進行開車，用空氣對各個吹除點進行吹除，吹除兩天后，對各吹除點進行露點分析，合格后按照正常開車程序對空分系統進行開車，產出合格氧氮后，發現送氧量起不來，最多只能送20 000m3/h，一提氧量則高換溫差加大，氧氣出口溫度迅速降低，直到變為-1.0℃，而且還在繼續下降，因此停止提氧量。且一號高換出口溫度與二號高換出口溫度相關較大（在調節時相差20℃后，就停止了調節），判斷為一號高換換熱出現了問題。

然后將氧泵切出，液氧退出高換，將高換的液氧全部徹底泄壓排掉后，再次重新啟動氧泵送氧，同樣在出口氧氣量在20 000m3/h以下時，各個參數正常，一將氧量繼續向上提時，高換溫差就出現向大的方向加大的趨勢，直到高換液位漲至4 000mm，則氧氣出口溫度至-1.0℃，后經過反復推敲，決定將氧氣徹底長時間切出，則停液氧泵，用現場排放的方式對主冷進行排放，以控制主冷液位，此時整個空分系統只生產高純氮氣（99.99%），而無氧氣產品。

氧氣切出后，高換的熱源依然是高、中壓空氣，而冷源沒了氧氣，則只剩下部分污氮；經過4 h的氧氣切除后，再次將液氧泵啟動，將氧氣送入高換，隨著氧量的提升，高換溫度也隨之變化，同樣氧氣流量在20 000m3/h以下時，所有參數都是正常狀態，但繼續向上提時，還是出現了一、二號高換溫差加大，氧氣出口溫度降低，但這次出現的結果令人意外，因為這些是一號高換出口溫度正常，而二號出口溫度低，判斷結果是二號高換換熱出現了問題。

后經報公司批準，決定停空分系統進行徹底復熱，用空氣復熱3d后，再次開車，一次性開車成功，出合格產品。

4 原因分析

此次開車后，對這次開車過程中出現的問題進行了總結，懷疑原因有以下兩點：

1）由于空分停車后，系統將液體全部排放，但存在于冷箱中的冷量短時間無法全部復熱，此次停車后采用小型空壓機所生產的空氣作為復熱源，而此空氣的露點只能到-30℃，遠低于空分正常開車過程中所要求的露點（-60℃），而且復熱所用空氣量有限，從面導致復熱不徹底，存在死角。再加之由于生產任務重，開車時間緊，因此開車時復熱時間不足，從而導致在高換中存在冰堵現象。

2）由于此次對壓縮系統的換熱器進行了清洗，清洗后沒有將換熱器徹底吹除干凈，殘留有水，而此部分水在開車后由空氣帶入了高換系統，從而造成冰堵。

3）由于前兩個原因的存在，而露點分析儀在長時間的分析工作中，存在故障現象，分析不準確，從而導致分析所得結果有偏差，由于沒有得到真實數據，所以造成此次冰堵。

5 經驗教訓

經過此次開車失敗的經驗，總結出了以下幾點。一是在以后長時間的停車中，不再采用不合格的空氣進行復熱，可適當提高成本，采用外購氮氣的方式對系統進行復熱、保壓；二是在系統停車后，對系統進行徹底復熱吹除，將系統復熱至常溫，從而保證系統不進冷空氣；三是多采購一臺露點分析儀，對每個點至少分析三次合格以上，并進行比對，從而保障露點分析合格，以避免分析原因造成數據錯誤判斷。四是嚴格按照空分開車時間和步驟開車，不再盲目追求進度，否則適得其反。

Analysis of Reasons for Change of Driving Height in Large Scale Air Separation Overhaul

Li Ling，Guo Tao，Lou Lun-wu，Ge Shi-mei

As is the cryogenic process，so the cold air separation after parking system exists a lot of problems，so the system temperature after heat is a crucial step，but if not strictly control the good after heat time and after hot medium，the wasted effort effect on the drive.

high in；ice；jam

TH18

A

1003-6490（2017）01-0004-02