空分主冷液氧液位异常分析及处理方法探讨

空分主冷液氧液位异常分析及处理方法探讨

【摘要】对KDON-3000Y/3000Y型液体空分装置投产运行时间较长后，开机过程中出现主冷液氧液位异常进行分析，对异常情况的解决方法进行探讨。

【关键词】空分主冷；液氧过冷器；真空管；堵塞；液位异常

佛山德力梅塞尔气体有限公司的1号空分和2号空分均是KDON-3000Y/3000Y型液体空分装置，投产运行已经6∽8年，在以往的开机及运行过程中，两套空分的主冷液氧液位均很正常，但在2012年春节前后分别对两套空分检修完成后开机过程中，两套空分都出现了主冷液氧液位异常情况。本文就这两次异常情况进行了分析，以期为本公司及国内同行处理同类问题提供一点借鉴。

1、异常情况描述

与本文相关的简要流程图

1.1 1号空分

对1号空分进行年度检修期间天气情况不是很好，断断续续一直细雨绵绵，检修时冷箱内维持微正压。春节前启动1号空分，开机过程中一切正常，液氧产品合格后送液至常压液氧贮罐，约3小时后发现主冷液氧液位不断的在往上涨，V7阀门的开度设定100%也无法控制，于此同时，上塔的压力和阻力也是突破报警值。操作人员马上对膨胀机减载，降低膨胀量，减少液空进上塔量，停止液氧生产。然后手动打开液氧去残液排放器阀门V352，由于以前在V352处装了盲板，液体一时无法排出。接着用真空管上的吹除阀来排放液体，但是排液仍不顺畅，排了两个小时左右，仍不见液氧液位下降。于是怀疑是否主冷液氧液位变送器有问题，拆出常压贮罐的液位变送器来比对，主冷液氧液位显示仍是很高，液位在3400mm，上塔压力在65Kpa。由于1号空分液氧排放管路有旁通排放阀V354，可利用该阀降低主冷液氧液位。打开液氧旁通阀V354排液氧，发现真空管吹除阀排液量明显增加，液氧液位下降较快。关闭V354阀，重新打开V7阀，真空管吹除阀排液量减少，同时中央控制室DCS显示主冷液氧液位下降速度较慢。反复几次都出现同样现象，最后只好打开液氧旁通排放阀V354，真空管吹除阀排液量增大，主冷液位明显下降，上塔压力也同步下降，十几分钟后，主冷液位下降至400mm左右，上塔压力恢复正常。

1.2 2号空分

1号空分运行正常后，2号空分停机检修，检修完成后，所有管道、冷箱内保持微正压，等待春节后开机。春节期间天气也不好，经常下雨。春节后启动2号空分，开机过程也一切正常，液氧产品合格后送液至常压液氧贮罐，约3小时后又发现主冷液氧液位不断的在往上涨，V7设定100%，液位再次无法控制，一

直涨到3600mm左右。检查液氧液位变送器及其管路，没有问题，而且经检查发现变送器低压气侧管吹扫是有液体排出，说明确实是液位太高，已经覆盖仪表管引出管。上塔压力显示65Kpa，阻力无法显示，真空管吹除阀排除的液氧像春节前1号空分开机时一样很少液氧排出。被逼只好减负荷，停膨胀机。但是2号空分并没有液氧旁通阀，V7又无法控制液位，只能打开阀门V352，通过液氧去残液排放器排放。

2、异常情况分析及解决

1号空分和2号空分开机过程中出现主冷液氧液位异常现场类似，原因分析及处理如下：

2.1液氧产品排放阀V7故障，液氧无法排出，从而引起主冷液氧液位异常。V7阀门故障有两方面：一是定位器与执行器故障，一是DCS与现场阀位开度不符，但经检查定位器与执行器动作正常，DCS与现场阀位开度也相符。2.2从主冷到常压液氧贮罐的真空管堵塞，液氧无法排出，从而引起主冷液氧液位异常。真空管为DN65的，堵塞的可能性不大，万一堵塞，可能是管内有杂质或水汽结冰，但经检查真空管内很干净。2.3真空管上手动阀门故障或被杂质堵塞，液氧无法排出，从而引起主冷液氧液位异常。经现场动作阀门，正常；后又拆开阀门检查，也无杂质堵塞。2.4主冷堵塞，液氧无法排出，从而引起主冷液氧液位异常。虽然年度检修时间较长，检修期间天气也不太好，但主精馏塔（包含上塔、主冷、下塔）和整个冷箱一直维持微正压，湿空气是无法进入的，但由于两套空气已投产运行6∽8年，是否在长期的运行过程中有微量的杂质和冰累积，从而堵塞主冷呢？但打开阀门V352排液，主冷液位正常下降，所以可以排除主冷堵塞。2.5工艺操作人员操作不当：在氮气调纯过程中速度过快，主塔冷量过多，从而使得液氧液位失去控制。在DCS上检查调纯过程中的各操作曲线，并没有速度过快，主塔冷量过多的现象，而且两套空分都是产品液氧送入常压液氧贮罐3小时左右才出现异常，因此也不存在人为操作不当。

2.6液氧过冷器堵塞，液氧无法流过，从而引起主冷液氧液位异常。

2.6.1空分中的水和二氧化碳冷凝后形成冰和干冰，可能堵塞液氧过冷器：虽然年度检修时间较长，检修期间天气也不太好，但与主精馏塔一样，在整个检修期内，液氧过冷器也一直维持微正压，湿空气无法进入。是否由于两套空分装置投产运行时间长，纯化器分子筛吸附效果下降，对原料空气中的水和二氧化碳吸附不彻底，从而形成冰和干冰，堵塞液氧过冷器内部的细小通道呢？在DCS 上检查经纯化器后原料空分中水和二氧化碳含量曲线图，从投产至今，水和二氧化碳含量均小于1PPM，根本不会有冰和干冷出现。2.6.2由于两套空分投产运行时间较长，纯化器内的填充物分子筛和三氧化二铝长期处于吸附和解吸状态，不断受到空气或污氮的冲击，再加上在开、停机过程中有时压力波动较大，纯化器内的分子筛和三氧化二铝受到冲击就更大，可能有少量破碎，破碎后的粉末累积在主冷内，而空分长时间停机检查时主冷内的液氧完全蒸发，下次开机后的液氧刚好将粉末带入过冷器内的细小通道，从而堵塞液氧过冷器。由于1号空分和2号空分产品液氧可以送往同一个常压液氧贮罐，因此，可以利用1号的液氧吹扫

2号空分的液氧过冷器：关闭常压液氧贮罐进口阀，将1号空分和2号空分真空管上的手动阀打开，打开2号空分的V7阀，然后打开2号液氧去残液排放器阀门V352，吹扫管道；同样，可以利用2号空分的液氧来吹扫1号空分。2012年春节前后两套空分出现主冷液氧液位异常，最后都是采用上述方法吹扫后，按正常开机程序开机，恢复了正常生产。为了检查两套空分纯化器内分子筛和三氧化二铝的状况，2013年在两套空分停机时拆开纯化器，取出其内部的分子筛和三氧化二铝，发现确有少量破碎，并对其进行了处理。

3、结束语

对于投产运行时间较长的液体空分装置来说，为了避免主冷液氧液位异常，装置停运检修期间维持微正压，以免湿空气入侵；开机时产品液氧合格后，氮气调纯速度适当减缓，以免工艺过程失衡；停机时检查纯化器内分子筛及三氧化二铝的状况，以免破碎的粉末堵塞通道；如果出现液氧通道堵塞，采取液氧反吹扫方式，比较安全有效。

参考文献

[1]汤学忠，顾福民.新编制氧工问答.北京：冶金工业出版社，2011.