粗氩冷凝器堵塞故障的处理

收稿日期:2009206203;修回日期:2009209208

作者简介:陈焱林,男,助理工程师,2004年毕业于郑州大学工学院,现在兖矿国泰化工有限公司空分车间从事技术管理工作。

粗氩冷凝器堵塞故障的处理

陈焱林,刘培龙

(兖矿国泰化工有限公司,山东省滕州市木石镇　277527)

摘要:因为进分子筛吸附器的空气温度偏高,分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量超标,二氧化碳在粗氩冷凝器换热通道内积聚,造成粗氩冷凝器堵塞,制氩系统停运。介绍粗氩冷凝器堵塞时的参数变化情况和采取的加温措施。

关键词:大型空分设备;粗氩冷凝器;堵塞;二氧化碳中图分类号:TQ116143 文献标识码:B

Treatment of trouble of blocking of crude argon condenser

Chen Yanlin ,Liu Peilong

(Y ankuang Cathay Coal Chem icals Co.,L t d.,M ushi Tow n ,Tengz hou 277527,S handong ,P.R.

Chi na )

Abstract :Due to slight high temperature of air entering molecular sieve adsorber ,the carbon dioxide content in air at its outlet exceeds the specified value ,and the carbon dioxide will collect in heat exchange passage of crude argon condenser ,which results in blocking of crude argon condenser and shutdown of argon 2generating system.Here ,the variation in parameters at blocking of crude argon condenser and the taken warming measures are described.

K eyw ords :Large 2sized air separation plant ;Crude argon condenser ;Blocking ;Carbon dioxide

兖矿国泰化工有限公司60000m 3/h 空分设备采用全低压分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、内压缩流程。空分设备于2005年10月一次开车成功,各项性能指标均达到

或接近设计指标,运行良好。2007年8月14日,粗氩冷凝器出现堵塞故障,导致制氩系统无法正常运行。

1　故障现象

2007年8月14日12:00,粗氩冷凝器液空蒸

气流量FI1712下降,液空蒸气进上塔控制阀FV1712开度逐渐变大,粗氩塔阻力下降。当班人

员当即作为氮塞现象进行处理,但制氩系统工况没

有改善。FI1712持续下降,FV1712阀开度逐渐增

大,由原60%增大至72%(高限),但粗氩塔其他参数均正常。

由此初步认为粗氩冷凝器氩侧不凝气积聚,减少了有效换热面积,从而造成液空蒸气流量减少。于是将不凝气排放阀HV1720打开5%的开度持续排放并观察。2007年8月15日,FI1712流量依然缓慢下降,粗氩塔负荷过低,制氩系统被迫减量生产。

2　故障原因分析

211　FV1712阀发生故障

在操作人员和仪表人员对冷箱上FV1712阀进

·

41·

行检查后,发现阀门动作正常,排除了阀门故障这个原因。

212　冷凝器液位计指示有偏差

仪表人员对粗氩塔液位计L I1721进行调校,调校前后的液位指示值没有变化,可以排除液位计变送器故障这个原因。改变粗氩冷凝器的操作液位,首先将粗氩冷凝器的液位由11316%逐渐降低至105%,粗氩冷凝器蒸发量没有变化;然后再提高工作液位至130%,故障依然没有消除。因此,可以排除液位计指示偏差这个原因。

213　粗氩冷凝器堵塞

技术人员首先想到的是粗氩冷凝器氩侧结冰导致换热效果下降。但是制氩系统运行时间较长,塔内压力高于环境压力,可以排除氩侧进湿空气导致换热通道堵塞的可能性。

这套空分设备的空气预冷系统采用液氨冷却冷冻水,而前期由于液氨质量问题导致换热器效率下降,冷冻水温度高,空气进分子筛吸附器的温度长期处于18℃～22℃之间(设计温度低于18℃),在分子筛吸附器吸附末期出现二氧化碳穿透吸附剂的现象,导致分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量高达10×10-6,周期内最长穿透时间竟达半小时,主冷液氧中二氧化碳含量已达到8×10-6。而粗氩冷凝器富氧液空循环量较小,可见其二氧化碳含量远超过主冷。由于富氧液空不断蒸发,二氧化碳在换热器内积聚得越来越多,导致换热器堵塞越来越严重,最终出现换热器无法正常工作的现象。在一周之内粗氩冷凝器的蒸发量持续下降恰好能印证这种推断。

3　处理措施

由于公司生产任务紧,空分设备不能停车加温,在故障原因得到确认后,很快就制定了相应的处理方案:

(1)空分设备减量运行,增大分子筛吸附器的再生气量,控制分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量低于1×10-6。

(2)停运制氩系统,并对粗氩冷凝器进行在线加温。加温流程如图1所示

。

图1　粗氩冷凝器在线加温流程示意图

由于粗氩冷凝器液空侧没有可供利用的加温空气,而安装临时管道难度较大,于是选择在氩侧加温。通过间壁换热的方式来提高板式温度,使二氧化碳升华,从液空回上塔阀HV1714前的导淋VL R080A排出。二氧化碳的升华温度为-7815℃,为了保险起见,将加温目标温度定为-50℃。为了防止冷凝器温升过快而引起设备变形甚至撕裂,将加温时间定为24小时,通过测量排放气温度TI1720,监控温度上升的速度。为了保证加温时不影响主塔的运行工况,制氩系统停运后粗氩塔不排液,使液体液位高于氩馏分进口。

2007年8月18日17:00,停运制氩系统; 18:50,粗氩冷凝器排液结束,关闭VL R080A。再关闭HV1714、FV1712、FV1704阀。然后将加温阀VL R084打开1圈,用不凝气排放阀HV1720的开度来控制加温气排出量,确保粗氩塔压力PI1703稍高于外界压力。每10分钟记录1次温度,通过VL R084阀调节加温气量,确保升温速度在控制范围内。随着温度的升高,粗氩冷凝器液空侧压力PI1712逐渐上升,达到40kPa时打开VL R080A阀排放液体,当压力降至10kPa时关闭VL R080A阀,如此反复操作。

2007年8月19日18:38,排放气温度TI1720达到-26144℃,关闭HV1720和VL R084阀,粗氩冷凝器加温结束。粗氩冷凝器加温时TI1720上升曲线如图2所示。

·

5

1

·