空分裝置精餾塔液泛的分析與處理

牛立岐

摘 要：空分裝置的精餾工況運行關系到產品的外送量、氧氣產品的純度、氮氣產品的純度。液泛在精餾工況中比較常見，但在空分裝置運行過程中比較少見。如果出現了輕微的液泛，要掌握怎樣調整才能維持工況的運行，不至于精餾退氣。

關鍵詞：液泛;精餾;富氧液空

1 前言

神華寧煤甲醇分公司3萬方空分裝置是為神華寧煤年產25萬噸甲醇的配套裝置，提供高壓氧氣、低壓氮氣以及儀表風和工廠風。該套空分裝置的精餾系統由中國四川川空集團有限公司設計制造，設計能力為KFDONAr-30000/16160/930。

空氣的精餾就是利用空氣的各種組份具有不同的揮發性，即在同一溫度下各組份的蒸汽壓不同，將液態空氣進行多次的部份蒸發與部份冷凝，從而達到分離各組份的目的。當處于冷凝溫度的氧、氮混合氣穿過比它溫度低的氧、氮混合液體時，氣相與液相之間就發生熱、質交換，氣體中的部份冷凝成液體并放出冷凝潛熱，液體則因吸收熱量而部份蒸發。

因沸點的差異，氧、氬的蒸發順序為：氮>氬>氧，冷凝順序為：氧>氬>氮。在本系統中，該過程是在塔板上進行的，當氣體自下而上地在逐塊塔板上通過時，低沸點組份的濃度不斷增加，只要塔板足夠多，在塔的頂部即可獲得高純度的低沸點組份。同理，當液體自上而下地在逐塊塔板上通過時，高沸點組份的濃度不斷增加，通過了一定數量的塔板后，在塔的底部就可獲得高純度的高沸點組份。

2 裝置液泛過程的回顧

2018年6月24日空分裝置因鍋爐原因而緊急停車，26日裝置恢復，壓縮機啟機沖轉。26日0：50啟動進口膨脹機，在運行過程中發現增壓端出口壓力PI9525與膨脹端進口壓力PI9521的差值在上漲，運行至7：50漲至0.8MPa，膨脹機效率低下無法維持精餾工況運行。匯報公司領導后，精餾系統退氣，開始對膨脹機中抽空氣通道進行反向加溫。加溫四個小時后，在經做樣確認露點合格后停止加溫，重新向精餾塔內導氣。由于低壓空氣閥內漏，在導氣之前，下塔壓力0.4MPa，由于內漏，漏進去的空氣液化，導致液空液位超過液位顯示的最大量程，液位計最大量程是1500mm。在此種工況下，向下塔導氣，再向上塔導氣，流程打通后啟動膨脹機。隨后發現下塔阻力PDI9602指示偏高，最高漲23.4kPa（設計17kPa）。

另外有以下現象：液空液位偏低（LCV9601在正常閥位50%時液空液位僅為40mm，）、液氮純度無法通過關小液氮節流閥來調整、上塔阻力偏小（5kPa）、液氧純度合格但送出量小。此時進氣量為145000m3/h、液氮回流閥開度為60%。氮純度能調整合格，但調整的時間比平時長。

3 處理的措施

在結合工況及表現出的現象分析后車間認為精餾塔下塔發生輕微液泛、主冷工作不正常。所以調整思路是盡快排放氮側不凝氣，降低下塔壓力，減少下塔上升氣量，待工況正常后再緩慢多次增加下塔進氣量。主要采取措施如下：

①現場全開不凝氣排放閥V9465，確認不帶液。

②中控開大液空節流閥LCV9601將部分下塔空氣送至上塔，第一次調整時下塔阻力明顯下降的同時主冷液位明顯上漲，說明下塔進氣量大導致液懸。隨后又多次調整LCV9601，但改善工況的效果不明顯。

③運行至27日13：50，由于主冷下降，不能保證產品外供量，車間申請氣化降負荷，重新調整精餾工況。通過關小液氮回流閥V9603（從60%關至30%）、關小液空節流閥LCV9601（從70%關至38%），液空液位漲至500mm，不凝汽管線中有液噴出，進塔氣量下降約10000m3/h，下塔阻力下降至17.3kPa。隨后緩慢將液氮回流閥V9603開至50%，保持不凝汽閥V9465最大開度（不噴液），主冷工作趨于正常：上塔阻力漲至6.4kPa，主冷液位上漲。此時下塔阻力穩定在20.5kPa左右，雖然阻力偏高，但主冷正常、下塔液空液位正常、上塔阻力正常，不影響產品的外送量。

4 原因分析

通過結合此次精餾工況異常后的現象及處理過程分析出現液懸的原因有以下兩點：

①在第二次精餾塔導氣時，下塔液空液位已超出量程范圍，液空有可能已淹沒最下層塔板，液空中含有的雜質將下層塔板的篩孔堵塞，造成阻力上漲。

②加工空氣進塔后，將原液空大量蒸發，造成下塔上升氣量過大，阻力上漲。

③少量水帶入精餾塔導致塔板結冰，堵塞氣流上升通到。根據工況車間分析此種可能性非常小，因為在導氣之前做過露點分析，而且如果是膨脹機換熱器內漏帶入，應該先在板換內凍堵。

5 下一步措施

經過此次調整，下塔阻力仍指示偏高，但氧氮產品的數量和純度都已趨于正常，因此可以監控運行。待有停車機會時精餾塔重新緩慢進氣，即可徹底消除液泛現象。另外在以后的停車操作中要控制下塔液空液位，防止其過高，必要時可將液空打至上塔或排出部分液空。