大型空分大修后开车高换堵塞原因分析

李 灵，郭 涛，娄伦武，阁世媚

（贵州桐样化工有限责任公司，贵州桐梓 563200）

大型空分大修后开车高换堵塞原因分析

李 灵，郭 涛，娄伦武，阁世媚

（贵州桐样化工有限责任公司，贵州桐梓 563200）

由于是深冷工艺，因此空分停车后系统存在大量的冷量问题，因此系统升温复热是关键性步骤，但若未严格控制好复热时间和复热介质，会使开车出现事倍功半的效果。

高换；结冰；堵塞

贵州桐梓化工有限责任公司是赤天化集团为了发展壮大，同时提高无烟煤利用率，在贵州省遵义市桐梓县投资建成的一家现代化煤化工企业。该公司拥有两套43 000m3/h产氧量的空分装置，以甲醇、合成氨和尿素为主要产品。

1 工艺原理

空气的精馏就是利用空气的各种组分具有不同的挥发性，即在同一温度下各组分的蒸汽压不同，将液态空气进行多次的部分蒸发与部分冷凝，从而达到分离各组分的目的。当处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度更低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、质交换，气体中的一部分冷凝成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收冷凝潜热而一部分蒸发。因沸点的差异，氧、氮、氩的蒸发顺序为：氮＞氩＞氧，冷凝顺序（与蒸发顺序相反）为：氧＞氩＞氮。在本系统中，该过程是在塔板上进行的，当气体自下而上地逐块穿过塔板时，低沸点组分的浓度不断增加，只要塔板足够多，在塔的顶部即可获得高纯度的低沸点组分。同理，当液体自上而下地在塔板上通过时，高沸点组分的浓度不断增加，通过了一定数量的塔板后，在塔的底部就可以获得高纯度的高沸点组分。

利用此原理，在精馏塔下塔的顶部得到了高纯度氮气（99.99%），在精馏塔的上塔底部获得了高纯度的液氧（99.6%）。

2 主要装置

2.1 预冷及纯化系统

本系统是将压缩来的空气用低温循环水进行洗涤、降温，除去空气中带的灰尘和酸性气，同时将空气温度冷却至10～14.5℃，从而得到纯化系统需要的合格空气。纯化系统再通过吸附的方式，将空气中的水分、二氧化碳、乙炔及其他碳氢化合物全部去除干净，得到露点低于-60℃的空气，供精馏系统使用。

2.2 制冷及增压系统

空分装置的冷量主要是来自于高压空气的绝热膨胀，从而使空气的压力、焓都降低，从而达到降温的效果。来自纯化系统的空气分两路，一路经低压换热器进入下塔；另一路进入增压系统。从增压系统出来又分两路，路增压至2.5MPa，然后经膨胀增压机增压至4.0MPa，再经高压换热器换热后进膨胀机降压后进入下塔参与精馏。经过精馏，最终在下塔顶部得到高纯氮气（99.99%），在上塔底部得到高纯液氧（99.6%），液氧再经高压板翅式换热器与增压机过来的高、中压空气换热，变成20℃的氧气，然后送至下游工段。

3 事故经过

在空分长期停车复热后，对系统进行开车，用空气对各个吹除点进行吹除，吹除两天后，对各吹除点进行露点分析，合格后按照正常开车程序对空分系统进行开车，产出合格氧氮后，发现送氧量起不来，最多只能送20 000m3/h，一提氧量则高换温差加大，氧气出口温度迅速降低，直到变为-1.0℃，而且还在继续下降，因此停止提氧量。且一号高换出口温度与二号高换出口温度相关较大（在调节时相差20℃后，就停止了调节），判断为一号高换换热出现了问题。

然后将氧泵切出，液氧退出高换，将高换的液氧全部彻底泄压排掉后，再次重新启动氧泵送氧，同样在出口氧气量在20 000m3/h以下时，各个参数正常，一将氧量继续向上提时，高换温差就出现向大的方向加大的趋势，直到高换液位涨至4 000mm，则氧气出口温度至-1.0℃，后经过反复推敲，决定将氧气彻底长时间切出，则停液氧泵，用现场排放的方式对主冷进行排放，以控制主冷液位，此时整个空分系统只生产高纯氮气（99.99%），而无氧气产品。

氧气切出后，高换的热源依然是高、中压空气，而冷源没了氧气，则只剩下部分污氮；经过4 h的氧气切除后，再次将液氧泵启动，将氧气送入高换，随着氧量的提升，高换温度也随之变化，同样氧气流量在20 000m3/h以下时，所有参数都是正常状态，但继续向上提时，还是出现了一、二号高换温差加大，氧气出口温度降低，但这次出现的结果令人意外，因为这些是一号高换出口温度正常，而二号出口温度低，判断结果是二号高换换热出现了问题。

后经报公司批准，决定停空分系统进行彻底复热，用空气复热3d后，再次开车，一次性开车成功，出合格产品。

4 原因分析

此次开车后，对这次开车过程中出现的问题进行了总结，怀疑原因有以下两点：

1）由于空分停车后，系统将液体全部排放，但存在于冷箱中的冷量短时间无法全部复热，此次停车后采用小型空压机所生产的空气作为复热源，而此空气的露点只能到-30℃，远低于空分正常开车过程中所要求的露点（-60℃），而且复热所用空气量有限，从面导致复热不彻底，存在死角。再加之由于生产任务重，开车时间紧，因此开车时复热时间不足，从而导致在高换中存在冰堵现象。

2）由于此次对压缩系统的换热器进行了清洗，清洗后没有将换热器彻底吹除干净，残留有水，而此部分水在开车后由空气带入了高换系统，从而造成冰堵。

3）由于前两个原因的存在，而露点分析仪在长时间的分析工作中，存在故障现象，分析不准确，从而导致分析所得结果有偏差，由于没有得到真实数据，所以造成此次冰堵。

5 经验教训

经过此次开车失败的经验，总结出了以下几点。一是在以后长时间的停车中，不再采用不合格的空气进行复热，可适当提高成本，采用外购氮气的方式对系统进行复热、保压；二是在系统停车后，对系统进行彻底复热吹除，将系统复热至常温，从而保证系统不进冷空气；三是多采购一台露点分析仪，对每个点至少分析三次合格以上，并进行比对，从而保障露点分析合格，以避免分析原因造成数据错误判断。四是严格按照空分开车时间和步骤开车，不再盲目追求进度，否则适得其反。

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