一起疑似空分塔漏液的問題分析

【摘要】分析了一起空分停車后由于密封氣液化造成的疑似空分塔漏液的問題，并提出解決辦法

【關鍵詞】基礎溫度；漏液 ；密封氣液化

1.前言

我公司現(xiàn)有一套25000Nm3/h制氧機組，機組于2008年8月投產(chǎn)，采用全低壓分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機制冷、膨脹空氣入上塔、規(guī)整填料上塔及氬塔的外壓縮流程，該機組自投產(chǎn)后，根據(jù)生產(chǎn)實際需要，在2011年5月后基本上處于備用狀態(tài)，每年大約運行2—3個月。

2.疑似漏液問題的出現(xiàn)

由于生產(chǎn)檢修需要，25000Nm3/h制氧機組于2012年11月6日1時左右啟動空壓機，隨后對空分系統(tǒng)進行加溫，此前空分系統(tǒng)停車后，溫度自然回升至0℃以上后，通入廠區(qū)低壓管網(wǎng)氮氣進行復熱、密封，7日9時啟動膨脹機冷卻設備，8日4時主冷有液，8時30分開始往主冷反沖液氧，15時停止反沖液氧，主冷液位2900mm，15時50分空分系統(tǒng)停車，設備冷備。

在啟動過程中，主塔基礎溫度（溫度測點為TI8）基本上逐漸緩慢勻速下降，停機時顯示-34℃，之后溫度測點TI8繼續(xù)緩慢勻速下降，9日18時TI8迅速下降并于20時降至-189.3℃，隨后該溫度基本穩(wěn)定不變，10日早晨，崗位工點檢時發(fā)現(xiàn)污氮去冷箱密封氣管道結霜，隨之關閉污氮送冷箱密封氣閥門，14時TI8逐漸回升，幾天后溫度顯示正常。

3.問題的分析與確認

空分啟車后，主塔基礎溫度TI8逐漸勻速下降至停車時-34℃并且繼續(xù)勻速下降，這階段的溫度下降主要是由于隨著空分塔的冷卻將冷量逐漸傳導珠光砂到基礎，屬正?，F(xiàn)象。

9日18時后，TI8急劇下降至-189.3℃，首先對該溫度點進行檢查，經(jīng)反復檢查確認后，此溫度點顯示正常，然后崗位工懷疑空分塔漏液，從溫度看液氮的可能性更大，與此同時，連續(xù)對空分塔基礎通風管、冷箱壁進行檢查，未發(fā)現(xiàn)結霜；對板式換熱器冷箱頂部、空分塔冷箱頂部的防爆板進行檢查，未發(fā)現(xiàn)結霜或有冷氣上升現(xiàn)象；對冷箱密封氣壓力表進行監(jiān)測也未發(fā)現(xiàn)升高等異?，F(xiàn)象，總之除TI8溫度顯示較低外，從現(xiàn)有的條件能夠檢查到的點都沒有很明顯的漏液跡象，對照該機組曾在2010年初運行時發(fā)生過主冷液氧排放環(huán)管液氧泄漏的情況（屬于安裝質量問題），也傾向于有下塔頂部液氮在短時間內(nèi)運行發(fā)生泄漏的可能，將此現(xiàn)象解釋為由于運行時間短，泄漏量較少，所以無論從基礎通風孔還是從其他外觀表面都沒有明顯表露出來。

為了進一步確認主塔是否存在漏液情況，11月26日再次啟動了該機組，運行至28日TI8溫度顯示一直在正常范圍內(nèi)，沒有發(fā)生溫度急劇下降至-193℃的情況，遂決定于當日10時27分停車，停機后為防止送冷箱密封氣污氮管道結霜，及時關閉了污氮閥門，此次停機后的TI8一直顯示正常，隨后根據(jù)生產(chǎn)需要，該機組又啟動兩次并運行較長時間，TI8溫度顯示正常，冷箱板、基礎通風孔、密封氣等都未見異常。

4.問題原因的查找與確認

通過11月26日的啟車運行與后續(xù)兩次的啟車運行，都未發(fā)生過TI8急劇下降及其他異常情況，可以判斷為空分塔沒有漏液點。

那究竟是什么原因導致主塔基礎溫度TI8急劇下降的原因呢，筆者通過現(xiàn)場詢問當班操作人員、查看停車記錄，經(jīng)與車間技術人員探討，最終確認為是以下原因造成：

（1）當時停車后，下塔壓力大約為0.3Mpa，這部分殘留空氣在主冷液氮側不斷緩慢冷凝，直至冷凝殆盡，此時無論是主冷液氮側還是下塔液空含氮量都很高。

（2）正常工作時，下塔壓力在0.45Mpa，液氮的飽和溫度在大約在-176℃；停車后，下塔壓力接近大氣壓，對應的液氮溫度在大約在-195℃。

（3）下塔殘余空氣冷凝的同時液氧側不斷蒸發(fā)及液氧側的自然蒸發(fā)都會造成污氮氣含氧量遠遠高于正常工作時污氮含氧（注：由于本套裝置設計制造存在一定缺陷，正常工作時污氮含氧在1%左右）。

（4）密封氣（上塔污氮氣）停車后關閉較晚（10日早晨，崗位工點檢時發(fā)現(xiàn)污氮去冷箱密封氣管道結霜），致使冷箱內(nèi)密封氣為富氧環(huán)境。

（5）密封氣在下塔頂部或下塔附近將密封氣冷凝，冷凝的液體流到基礎，由于無論從量上還是持續(xù)時間都不足以造成空分塔基礎通風孔結霜。

5.結論與措施管理

通過以上分析確認，可以得知，在某些特定環(huán)境因素下，如停車后，無法供密封氣的條件下，外界空氣的侵入除造成珠光砂吸濕外還有可能造成空氣的小范圍液化，所以較長時間停車冷備，建議冷箱內(nèi)通入管網(wǎng)低壓氮氣作為密封氣。

參考文獻

[1]李化治.制氧技術.冶金工業(yè)出版社，2009.

[2]毛紹融，朱朔元，周智勇.現(xiàn)代空分設備技術與操作原理.杭州出版社，2005

[3]章熙民，任澤霈，梅飛鳴.傳熱學.中國建筑工業(yè)出版社，2007，

作者簡介

喬治華（1977—），男，2001年畢業(yè)于遼寧科技大學低溫與制冷專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事制氧生產(chǎn)管理工作。