解决空分系统水冷塔液位无法维持的问题

解决空分系统水冷塔液位无法维持的问题

金陵石化化肥联合车间空分气化工区方紫咪

摘要：介绍了化肥水煤浆空分装置中水冷塔的液位不稳定的现象，对故障原因进行了分析和排查，制定了合理的处理措施，并对过程中需要注意的问题进行了详细的阐述。

关键词：空分设备、水冷塔、喷淋管、堵塞

前言：中石化金陵分公司56000Nm3/hO2空分装置是中石化金陵分公司炼油—化肥资源优化、化肥原料路线改造项目的一个主要装置。本套空分装置的主要设备及低温部分的设计由液化空气（杭州）有限公司（Air Liquide）提供。安装单位是中石化第三建设公司。本装置2003年10月土建开工，2004年5月开始安装设备。2005年3月10日，主空压机透平单体试车；2005年5月25日空分装置裸冷。2005年6月20日出氧。

一、流程简介

本空分装置主要由空气压缩系统、预冷系统、纯化器、膨胀机、精馏塔等部分组成。其中，预冷系统又主要分水冷塔和空冷塔两大部分。水冷塔E60利用返流污氮气与循环水之间的传质传热，为空冷塔提供冷冻水水源，从而保证空冷塔空气出口的温度和含水率，对空分装置安稳运行起到了至关重要的作用。

二、故障分析

近日，发现E60进水阀门开度达100%，而其液位却一直低于正常值。操作人员首先排除了阀门及循环水水压的原因，那么显然是进水管路发生堵塞。通过对后加的E60前过滤器拆检、反冲清理，问题依然存在，液位仍不见上涨。因此，可以断定是水冷塔E60顶部进水喷淋管喷嘴发生了堵塞。

三、处理办法及注意

随着夏日的临近，气温日趋上升，空冷塔对冷冻水的需求量也不断增加。因而，E60喷淋管喷头堵塞的问题已经成为一个严重的安全隐患，必须及时解决。同时，为了保证后序装置的正常生产，必须实施在线抢修。

通过分析讨论，工艺人员得出下面处理方案：考虑到要保证空冷塔的空气出口温度，因而选择夜间气温较低时进行抢修，减小对系统的影响。为了保证精馏塔的正常工艺参数，保证上塔污氮可以正常排出，选择当纯化器步入冷吹、污氮消耗量大时进行抢修。预计需要经历纯化器三轮冷吹，耗时约12h。

施工过程中的注意事项：

1.人员安全问题

由于E60的冷源介质是污氮气，施工人员在塔内作业有窒息的危险。考虑到保证安全，在抢修过程中，要关闭E60的污氮进口阀门PV1026，并打开HV1027，对E60上部空间进行空气置换。该过程要密切注意空压机压力和流量的波动。置换过后，佩戴长管呼吸器的施工人员方可入塔作业。由于塔顶空间狭小，进塔人员不宜超过2人。

2.为减少不必要的波动，停开氩气系统，减少系统负荷，保证装置稳定运行。

3.保证进气温度和含水率

空冷塔出口空气合格时整个空分系统正常运行的必要前提，针对该要求，可以做以下调整：

(1)冷吹时，水冷塔E60切换为下部管线进水，不经过喷嘴喷淋，既便于对喷淋管的拆卸清理，又保证冷冻水的流量。冷吹过后要切换为上部管线进水，并打开PV1026，保证循环水能与污氮气进行传质传热，从而

确保冷冻水水温。

(2)增加空冷塔的循环水进量，适当起到调节空冷塔出口空气温度的作用。

4.保证纯化器的吸附能力，防止纯化器穿透

由于故障，导致冷冻水温度上升，这使得空冷塔出口空气温度和含水量增加，从而加大了纯化器的工作负荷，可能致使纯化器被穿透，给系统带来不可估计的损害。针对这个问题，可以做以下调整：

(1)适当延长加热时间，从65min提高至70min左右，保证分子筛吸附的水分被彻底蒸发出来，保证分子筛再生合格。

(2)加大纯化器的污氮冷吹气量，尽快完成冷吹步骤，从而减少单只纯化器的吸附时间，减少纯化器的负荷。

5.保证氧纯度

由于污氮排出量受到限制，精馏塔上塔污氮量多于平时。这将导致上塔压力偏高，影响回流比，更甚至会破坏到氧纯度，影响后序气化装置的正常生产。对此，我们将做以下调节：

(1)适当降低回流比，各回流调节阀门略关。

(2)增加氮产品的提出量，保证氧氮平衡及精馏工况，并起到降低上塔压力的效果。

(3)为保证上塔压力不致过高，还可打开PV1628、PV1720，并密切关注PI1626的变化情况，及时调整。

四、实际处理过程及处理效果

由于3月28日夜间气温较低，施工人员选择当天对喷淋管喷嘴进行清理。受到入塔人员及需要保证系统稳定等条件的限制，经过纯化器两轮切换，施工人员利用两轮冷吹的时间完成了对喷淋管的拆卸、冲洗和安装，比原计划提前约4h完工。

经过清理，当阀门处于适当阀位时，就可以保证水冷塔E60液位维持在正常范围内。

五、结论

E60进水喷淋管喷嘴清理过后，针对故障原因进行分析，由于车间所处的环境中，空气里的固体颗粒物较多，从而循环水水质无法得到保障。循环水里带有少量污泥，水质不能达标。不要小看只是少量的污泥，经年累月的这些就致使喷淋管喷头堵塞。

对此，提出以下建议措施：严格水质管理，加强轻化水指标管理和监督，对水池加强补水和排污，确保水质指标在规定范围内。