6 000m3/h空分管线改造实践

李长录 （天津天铁集团有限公司动力厂制氧车间，河北涉县 056404)

6 000m3/h空分管线改造实践

李长录 （天津天铁集团有限公司动力厂制氧车间，河北涉县 056404)

针对6 000 m3/h空分设备冷箱跑冷严重导致主冷不能正常积液的实际运行状况，分析了空分设备的生产运行模式，对空分设备进行了改造。介绍了分馏塔与氩系统连接工艺管线实施切除改造的过程。改造后设备运行稳定，降低了泄漏和冷量损失，提高了产品氧气纯度，降低了能耗。

空分设备 管道 泄漏 冷量 改造

1 前言

2 分馏塔与氩系统连接管线切除改造原因

2010年2月28 日，空分设备积液第三天，主冷液位保持在700 mm后不再上涨，积液过程中发现主冷箱结霜逐渐严重，特别是换热器部位结霜严重，如图1所示。因此决定对冷箱进行扒砂、查漏。在扒砂后对塔内管线、压力容器检漏过程中查出两处漏点，而其中一处为粗氩塔回分馏塔管道连接处存在泄漏;考虑到KDON-6000/6000-Ⅱ型空分设备所带的有氢制氩系统的存在不但会造成一定冷量损失，更重要的是氩系统存在成为对空分系统安全稳定生产的重要隐患，特别是当分馏塔系统和氩系统连接管线焊接处任何一处出现漏点会造成更大冷量损失，最终导致精馏工况无法正常运行。因此，对分馏塔系统与氩系统连接处管道切除改造将对整个空分系统安全稳定运行至关重要。

图1

3 工艺管线改造和试压检漏过程

3.1 工艺管线改造前期准备

（1) 对整套空分设备进行彻底加温吹扫，准备对冷箱进行扒砂。由于珠光砂容易引起人员窒息，所以在扒砂过程中为防止喷砂事故制定相应安全措施和应急预案，并派安全人员现场监督整个扒砂过程。利用三天时间最终将塔内珠光砂清理干净。

（2) 对塔内支架安装牢固度进行安全检查，并要求专业人员搭设充足的支架，便于检查人员进入塔内检漏工作，并对后期管线切除和焊接作业做好前期准备。

（3) 对塔内进行打压检漏过程中发现，氩系统与精馏塔系统连接管道处有一处明显漏气，为了避免此套空分设备氩系统对整套空分稳定运行造成的影响，对氩系统与精馏塔系统所有连接管道及线路进行彻底切除。

3.2 管线改造

KDON-6000/6000-Ⅱ型空分设备简易流程图如图2所示。为了保证对氩系统和分馏塔系统连接管线一次性切除成功，技术工作者查阅原始图纸及相关技术资料，把所有工艺管线，气体流向，仪表管线等都经过认真分析，仔细研究，目的只有一个，即要彻底切除影响生产运行无关管线，更要保证作业过程不出现差错，通过研究需要切除管线共7处，切除管线具体切除部位见图2(图2上用“×”标示切除部位)。

图2

（1) 从JL102阀前引出的去往精氩塔一根直径为25 mm液氮管。

（2) 精氩塔蒸发器气氮去往下塔一直径为40 mm管道。

（3) 精氩冷凝器气氮去往污氮管道一直径为65 mm管道。

一位校长问询：引进一位骨干教师原本很优秀，引进后因至亲亲人长期生病，护理和治疗受拖累，工作无法进入状态，直到失去亲人却难以启齿，只表示今后会好好为学校工作，很担心她最终会顶不住，又不知如何帮她走出来。

（4) 从分馏塔引出氩馏份去往粗氩塔一直径为250 mm管道。

（5) 粗氩塔底部去往主塔一直径为80 mm液氩管道。

（6) 从JL101阀前引出去往粗氩塔冷凝器一根直径为100 mm液空管道。

（7) 粗氩塔冷凝器底部一直径为25 mm液空回主塔管道。

3.3 进入塔内对需要切除管道做现场标记

在做好所有前期准备工作后，最难的是能正确标记所切除管道具体位置。由于塔内管道错综复杂，而且仪表管线较多，在塔内频繁查找过程中稍不留心会造成新的漏点，仪表管线出现漏点对未来检漏工作会造成更大困难。因此在高空环境下作业确保任何一环节万无一失是一个重大难题。

现场对需切除管线查找过程中，技术工作人员对塔内管线反复研究，仔细辨认，在对所有查找出管线具体位置以特殊标记进行标示，以便后期切除管道线和焊接人员能顺利找到管线的正确位置。

3.4 管道切除具体实施阶段

相关技术人员前期对工艺认真分析、研究确定了需要切除的所有无关管线，并进入塔内对需要切除管道经过反复查找，对需切除位置做特殊标记，然后就可以进入塔内实施切除和焊接重要程序。

管道切除由我厂检修技术人员进行，而焊接作业由厂家来人进行。为了能确保整个作业过程顺利实施，工艺人员在作业期间始终盯守现场对生产工艺及具体管道切除位置点做相应指导，整个作业过程历时3天。

3.5 换热器试压检漏

从图1可以看出主冷箱塔体换热器部位结霜较为严重，为了能确保此次扒砂检修过程能一次性取得成功，避免再次进行扒砂等大工作量情况发生，决定对换热器氮气、氧气、污氮气通道进行打压查漏，以确保换热器不存在漏点。

（1) 首先对进出换热器氮气、氧气、污氮气管道两端进行加装堵板或切除管道并焊接等措施，提供打压查漏环境。

（2) 在对氮气、氧气、污氮气逐一打压查漏过程中，首先排除外界因素对检测造成的影响。管道上一些温度传感器、气体成分分析点等都可作为干扰因素及打压查漏失败要因，所以在检测过程中对所检测管道排除一切干扰因素来确保换热器各通道检漏过程顺利进行。

（3) 氮气通道通过PF102阀进行充压，污氮气通道通过PF101阀进行充压，氧气通道通过打开PF105和PF104阀进行充压，并在各充压阀处各加装一压力表来观察相应检测通道内的压力变化，通过变化情况来判断检测氧、氮、污氮通道是否泄漏。

（4) 最后通过观察压力变化和计算泄漏率等方法确认氧、氮、污氮通道不存在泄漏，判断换热器不存在漏点。

3.6 塔内管线全面检漏

专业人员对切除部位进行切除并进行相应焊接、换热器各通道进行恢复等措施后，技术人员进入塔内对所有压力容器、仪表管线、切除部位焊接处分别进行常温查漏和裸冷查漏，并经过数次重复查漏确认无漏点后对塔内填装珠光砂准备空分设备启动验收工作。

4 改造效果

4.1 通过管线改造，减少了去氩系统冷量损失，并减少了冷箱内管线泄漏概率，确保了空分设备安全稳定运行。

4.2 在设备启动过程中加快主冷积液速度和缩短了氧气并网时间，提高了经济效益。

4.3 改造后可操作弹性大，启动更加方便，操作更为简单，能更好地适应外界用氧变化，满足了炼钢等部门生产要求。

5 结束语

空分设备冷箱内管道泄漏严重将导致主冷无法正常积液等严重后果，通过对分馏塔和氩系统连接管线进行彻底切除改造，降低了设备泄漏的概率，减少了冷量损失。进入上塔膨胀空气量由原先4 500m3/h到目前3 200m3/h即可满足冷量供求平衡，一定程度上也提高了产品氧气纯度。现此套空分设备运行正常，并在多次启动过程中发现启动时间较改造前缩短近2 h，即节约了能耗，又保证设备的安全、稳定、经济运行。

Modification Practice of 6 000m3/h Air Separation System Pipeline

Li Changlu

Modification had to be carried out on 6 000m3/h air separation system because its cold box leakage caused the main cold heat changer not to accumulate a normal fluid level.The paper analyzes the production running mode of the air separation system and describes the cutting modification on the connection pipeline between fractional column and argon system.After modification,the equipment runs stably with reduced leakage and cold energy loss,increased oxygen purity and lowered energy consumption.

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（收稿 2010－10－20 责编 赵实鸣)

李长录，男，2006年毕业于河北科技大学过程装备与控制工程专业，助理工程师，现在天津天铁冶金集团有限公司动力厂制氧车间从事技术员工作。