空分静设备运行工况浅析

空分静设备运行工况浅析

摘要：为了调查堵塞主换热器的主要因素，同时要找到一个合理的解决方案，使得静设备的运行状态达到最优，本文主要针对空分二站分馏塔曾经发生过的被迫停工案例进行分析，其中停工主要原因就是主换热器遭到堵塞。

关键词：空分静设备故障分析处理

近来有很多炼化公司都发生过主热换器堵塞现象，为了对其原因进行调查，本文就以大庆炼化公司为例来进行研究，在其公司的动力一厂的一个空分车间内准备了三套装备来进行高纯氮气的空分。然而在其投入的装备在2005年的5~8月之间发生了有6次堵塞装置的主换热器事件，接下来的两年内又发生了6次，经过有关部门与技术人员的对可能造成其堵塞的因素进行排查，最终将目标定在分子筛在进行吸附时的效率较为低下上。然而在这个原因上人们还是持有两种看法，一些人认为这是分子筛自身的原因，它没有很强的吸附能力；另一些人则是认为这属于操作问题，没法满足分子筛进行吸附时的要求。本文主要针对这两点进行探究，务求将堵塞主换热器的因素彻底排除。

一、故障实例

大庆炼化公司的空分车间有一个空分高纯度氮气的装备，即KDON-3000，其在运行过程中突然有异常现象发生，在它主换热器比较热的一端压差突然有所增加，同时其温差也跟着增加，对其进行初步了解之后，人们认为可能是堵塞了液化气或者是主换热器遭到堵

塞。因此车间认为很有必要先行停工，等对设备进行彻底吹扫之后再次运行。再次运行装置时各个环节都在正常工作。然而不久之后这套装置又出现了很多次的问题。

二、研究引发故障的因素并进行处理

1.分析分子筛在进行吸附时的质量问题

在同一个空分车间内还有两套高纯度氮气的装置—KDN-1500。最开始的时候对分子筛的吸附剂进行更换时选择的是上海的一家环球公司，名为UOP 13X-APG，然而在2002年开始就改成了同一城市的新奥13X的分子筛。下面是近年来对分子筛进行更换的对照：表一KDON-3000更换分子筛的周期表表二

KDN-1500更换分子筛的周期表

从表一中可以明确的看出，在1999年到2004年这五年间装置一直都没在正常运行，然而在以后的3年内则是每年就对其进行一次更换，这些还都是在对装置进行多次吹扫之后才进行的。从表中可以看出，问题出在2003年到2006年的三批装置上。

从表二中可以明确的看出，与KDON-3000相比，KDN-1500装置进行更换分子筛的批次没有变动，但是在使用的时间上就比较优秀，其使用的寿命比KDON-3000久，这个表也可以表明，在2004年更换的那批装置已经达到要求。

2.对分子筛吸附剂的解决方案

经过相关人员的分析，我们可以明确了解到在2007年更换了分子筛之后就没有再次进行更换，由此可以确定，最后一次进购时已经

同制造的厂商达到一定的共识，将货物达到的时间改在对装置进行吹扫时，如此一来就可以对分子筛进行及时的更换后马上投入使用。这样做就是为了避免分子筛在外界存放时间过久从而造成污染，让分子筛在吸附时可以达到它最好的状态。这次的实验在2007年的11月中已经得到了具体的实施，然而结果还有等到次年运行时才能够对其进行测验。

三、分子筛在进行吸附时的运行故障及其解决方案

在空分车间内制造高纯度氮气时分子筛的具体流程总共可以分成五个部分，分别是：轮流使用2台吸附器，在空气进入的地方接入空冷塔，将过滤粉末的装置接在装置的出口，在空冷塔的地方增加一个水冷塔，将用电的加热器附加在吸附器上。具体流程图如下：图一分子筛吸附时具体流程图

1.对分子筛的运行进行分析

在确定分子筛吸附器的具体尺寸时都是依据空分设备具体的产量来进行设计的，因此它很稳定。在所有的设备都完好无损的情形下，唯一能影响其吸附的因素就是空气。众所周知，分子筛在5~10℃的温度，0.8~1.0MPa的压力下进行吸附最优。

1.1其实在制氮装备KND-1500的分子筛的具体吸附系统上还配有一个制冷剂，然而由于种种不稳定的因素并没有将其投入到使用中，在洗涤压缩过后的空气并对其进行降温时采用的办法是在空冷塔内使用新鲜的水对其进行喷淋，如此一来作为原料的空气以及最终的产品都能达到要求，使得生产时的工况相对比较稳定。因此KDON-3000

没有加入氟利昂制冷剂，却搭配水冷塔的设计就能够很好的达到分子筛吸附时的条件。

但是近年来国家比较重视节水的工作，因此为了使降温及洗涤用的新鲜水能够得到合理利用，相关人员在KNOD-3000的水冷塔的出口处开合的程度控制在了30%上下，这样做能够很大程度上降低新鲜水的使用量，将一切的误差排除后可以发现实际使用的水量只是设计时的一半。与同种类型的KDN-1500进行比较时可以发现，按照估算每天所消耗的水量应该保持在220吨与240吨之间，然而实际上每天使用的水量仅为165吨，可见每天节约水量为75吨。然而每日耗水量的减少直接对空气的洗涤以及冷却造成影响，分子筛在吸附的过程中并没有彻底进行，使得作为原料的空气中二氧化碳含量有所增加。在理论上，其装置的用水量连设计的一半都没有用上，只有其45.8%。

1.2天气渐渐变暖，因此在空压机的相关组件内的温度也随着增加，水量的减少更加阻碍了冷却的气温，使其达不到14℃以下，如此一来吸附效果大大减少，二氧化碳含量大大增加。

1.3还有一个可能性不大的原因就是分子筛中毒。它有3种可能性：第一，在空冷塔中冷却用的水中含有一些油脂；第二，空压机的组件有泄漏，使得其中所用的润滑油直接进去到压缩的空气中；第三，在原料空气中有很多有毒气体的超标现象。

2.分子筛运行时发生故障的解决方案

2.1开大装置空冷塔出口的阀门，将新鲜水的含量增加，如此一来才能够保证有足够的冷却水对压缩后的空气进行冷却，使空气的纯

度以及温度都达到最优。如果其中的温度没有办法达到14℃以下就要直接安装制冷剂使其达到5~10℃。

2.2定期的清理空冷器，当然是采用高压的清洗以及利用水压来检测其是否有漏气，这样就可以及时解决泄漏以及换热的问题。由于分子筛中毒没有什么可能性，因此只要利用仪表对其进行监控即可。

四、结语

空分装置中的分子筛在工作时属于全程低压状态，因此很多静设备都是低压的管道，如果仅是在预冷系统中发现有锈蚀，那么其在正常的检修范围内。为了避免二氧化碳含量的增加就一定要在原料系统操作的时候严加控制，保证原料的清洁度。