空分主冷液氧液位異常分析及處理方法探討

【摘要】對(duì)KDON-3000Y/3000Y型液體空分裝置投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)后，開機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)主冷液氧液位異常進(jìn)行分析，對(duì)異常情況的解決方法進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】空分主冷；液氧過(guò)冷器；真空管；堵塞；液位異常

佛山德力梅塞爾氣體有限公司的1號(hào)空分和2號(hào)空分均是KDON-3000Y/3000Y型液體空分裝置，投產(chǎn)運(yùn)行已經(jīng)6∽8年，在以往的開機(jī)及運(yùn)行過(guò)程中，兩套空分的主冷液氧液位均很正常，但在2012年春節(jié)前后分別對(duì)兩套空分檢修完成后開機(jī)過(guò)程中，兩套空分都出現(xiàn)了主冷液氧液位異常情況。本文就這兩次異常情況進(jìn)行了分析，以期為本公司及國(guó)內(nèi)同行處理同類問(wèn)題提供一點(diǎn)借鑒。

1、異常情況描述

與本文相關(guān)的簡(jiǎn)要流程圖

1.1 1號(hào)空分

對(duì)1號(hào)空分進(jìn)行年度檢修期間天氣情況不是很好，斷斷續(xù)續(xù)一直細(xì)雨綿綿，檢修時(shí)冷箱內(nèi)維持微正壓。春節(jié)前啟動(dòng)1號(hào)空分，開機(jī)過(guò)程中一切正常，液氧產(chǎn)品合格后送液至常壓液氧貯罐，約3小時(shí)后發(fā)現(xiàn)主冷液氧液位不斷的在往上漲，V7閥門的開度設(shè)定100%也無(wú)法控制，于此同時(shí)，上塔的壓力和阻力也是突破報(bào)警值。操作人員馬上對(duì)膨脹機(jī)減載，降低膨脹量，減少液空進(jìn)上塔量，停止液氧生產(chǎn)。然后手動(dòng)打開液氧去殘液排放器閥門V352，由于以前在V352處裝了盲板，液體一時(shí)無(wú)法排出。接著用真空管上的吹除閥來(lái)排放液體，但是排液仍不順暢，排了兩個(gè)小時(shí)左右，仍不見液氧液位下降。于是懷疑是否主冷液氧液位變送器有問(wèn)題，拆出常壓貯罐的液位變送器來(lái)比對(duì)，主冷液氧液位顯示仍是很高，液位在3400mm，上塔壓力在65Kpa。由于1號(hào)空分液氧排放管路有旁通排放閥V354，可利用該閥降低主冷液氧液位。打開液氧旁通閥V354排液氧，發(fā)現(xiàn)真空管吹除閥排液量明顯增加，液氧液位下降較快。關(guān)閉V354閥，重新打開V7閥，真空管吹除閥排液量減少，同時(shí)中央控制室DCS顯示主冷液氧液位下降速度較慢。反復(fù)幾次都出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，最后只好打開液氧旁通排放閥V354，真空管吹除閥排液量增大，主冷液位明顯下降，上塔壓力也同步下降，十幾分鐘后，主冷液位下降至400mm左右，上塔壓力恢復(fù)正常。

1.2 2號(hào)空分

1號(hào)空分運(yùn)行正常后，2號(hào)空分停機(jī)檢修，檢修完成后，所有管道、冷箱內(nèi)保持微正壓，等待春節(jié)后開機(jī)。春節(jié)期間天氣也不好，經(jīng)常下雨。春節(jié)后啟動(dòng)2號(hào)空分，開機(jī)過(guò)程也一切正常，液氧產(chǎn)品合格后送液至常壓液氧貯罐，約3小時(shí)后又發(fā)現(xiàn)主冷液氧液位不斷的在往上漲，V7設(shè)定100%，液位再次無(wú)法控制，一直漲到3600mm左右。檢查液氧液位變送器及其管路，沒(méi)有問(wèn)題，而且經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)變送器低壓氣側(cè)管吹掃是有液體排出，說(shuō)明確實(shí)是液位太高，已經(jīng)覆蓋儀表管引出管。上塔壓力顯示65Kpa，阻力無(wú)法顯示，真空管吹除閥排除的液氧像春節(jié)前1號(hào)空分開機(jī)時(shí)一樣很少液氧排出。被逼只好減負(fù)荷，停膨脹機(jī)。但是2號(hào)空分并沒(méi)有液氧旁通閥，V7又無(wú)法控制液位，只能打開閥門V352，通過(guò)液氧去殘液排放器排放。

2、異常情況分析及解決

1號(hào)空分和2號(hào)空分開機(jī)過(guò)程中出現(xiàn)主冷液氧液位異?，F(xiàn)場(chǎng)類似，原因分析及處理如下：

2.1液氧產(chǎn)品排放閥V7故障，液氧無(wú)法排出，從而引起主冷液氧液位異常。V7閥門故障有兩方面：一是定位器與執(zhí)行器故障，一是DCS與現(xiàn)場(chǎng)閥位開度不符，但經(jīng)檢查定位器與執(zhí)行器動(dòng)作正常，DCS與現(xiàn)場(chǎng)閥位開度也相符。2.2從主冷到常壓液氧貯罐的真空管堵塞，液氧無(wú)法排出，從而引起主冷液氧液位異常。真空管為DN65的，堵塞的可能性不大，萬(wàn)一堵塞，可能是管內(nèi)有雜質(zhì)或水汽結(jié)冰，但經(jīng)檢查真空管內(nèi)很干凈。2.3真空管上手動(dòng)閥門故障或被雜質(zhì)堵塞，液氧無(wú)法排出，從而引起主冷液氧液位異常。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作閥門，正常；后又拆開閥門檢查，也無(wú)雜質(zhì)堵塞。2.4主冷堵塞，液氧無(wú)法排出，從而引起主冷液氧液位異常。雖然年度檢修時(shí)間較長(zhǎng)，檢修期間天氣也不太好，但主精餾塔（包含上塔、主冷、下塔）和整個(gè)冷箱一直維持微正壓，濕空氣是無(wú)法進(jìn)入的，但由于兩套空氣已投產(chǎn)運(yùn)行6∽8年，是否在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中有微量的雜質(zhì)和冰累積，從而堵塞主冷呢？但打開閥門V352排液，主冷液位正常下降，所以可以排除主冷堵塞。2.5工藝操作人員操作不當(dāng)：在氮?dú)庹{(diào)純過(guò)程中速度過(guò)快，主塔冷量過(guò)多，從而使得液氧液位失去控制。在DCS上檢查調(diào)純過(guò)程中的各操作曲線，并沒(méi)有速度過(guò)快，主塔冷量過(guò)多的現(xiàn)象，而且兩套空分都是產(chǎn)品液氧送入常壓液氧貯罐3小時(shí)左右才出現(xiàn)異常，因此也不存在人為操作不當(dāng)。

2.6液氧過(guò)冷器堵塞，液氧無(wú)法流過(guò)，從而引起主冷液氧液位異常。

2.6.1空分中的水和二氧化碳冷凝后形成冰和干冰，可能堵塞液氧過(guò)冷器：雖然年度檢修時(shí)間較長(zhǎng)，檢修期間天氣也不太好，但與主精餾塔一樣，在整個(gè)檢修期內(nèi)，液氧過(guò)冷器也一直維持微正壓，濕空氣無(wú)法進(jìn)入。是否由于兩套空分裝置投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，純化器分子篩吸附效果下降，對(duì)原料空氣中的水和二氧化碳吸附不徹底，從而形成冰和干冰，堵塞液氧過(guò)冷器內(nèi)部的細(xì)小通道呢？在DCS上檢查經(jīng)純化器后原料空分中水和二氧化碳含量曲線圖，從投產(chǎn)至今，水和二氧化碳含量均小于1PPM，根本不會(huì)有冰和干冷出現(xiàn)。2.6.2由于兩套空分投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，純化器內(nèi)的填充物分子篩和三氧化二鋁長(zhǎng)期處于吸附和解吸狀態(tài)，不斷受到空氣或污氮的沖擊，再加上在開、停機(jī)過(guò)程中有時(shí)壓力波動(dòng)較大，純化器內(nèi)的分子篩和三氧化二鋁受到?jīng)_擊就更大，可能有少量破碎，破碎后的粉末累積在主冷內(nèi)，而空分長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)檢查時(shí)主冷內(nèi)的液氧完全蒸發(fā)，下次開機(jī)后的液氧剛好將粉末帶入過(guò)冷器內(nèi)的細(xì)小通道，從而堵塞液氧過(guò)冷器。由于1號(hào)空分和2號(hào)空分產(chǎn)品液氧可以送往同一個(gè)常壓液氧貯罐，因此，可以利用1號(hào)的液氧吹掃2號(hào)空分的液氧過(guò)冷器：關(guān)閉常壓液氧貯罐進(jìn)口閥，將1號(hào)空分和2號(hào)空分真空管上的手動(dòng)閥打開，打開2號(hào)空分的V7閥，然后打開2號(hào)液氧去殘液排放器閥門V352，吹掃管道；同樣，可以利用2號(hào)空分的液氧來(lái)吹掃1號(hào)空分。2012年春節(jié)前后兩套空分出現(xiàn)主冷液氧液位異常，最后都是采用上述方法吹掃后，按正常開機(jī)程序開機(jī)，恢復(fù)了正常生產(chǎn)。為了檢查兩套空分純化器內(nèi)分子篩和三氧化二鋁的狀況，2013年在兩套空分停機(jī)時(shí)拆開純化器，取出其內(nèi)部的分子篩和三氧化二鋁，發(fā)現(xiàn)確有少量破碎，并對(duì)其進(jìn)行了處理。

3、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的液體空分裝置來(lái)說(shuō)，為了避免主冷液氧液位異常，裝置停運(yùn)檢修期間維持微正壓，以免濕空氣入侵；開機(jī)時(shí)產(chǎn)品液氧合格后，氮?dú)庹{(diào)純速度適當(dāng)減緩，以免工藝過(guò)程失衡；停機(jī)時(shí)檢查純化器內(nèi)分子篩及三氧化二鋁的狀況，以免破碎的粉末堵塞通道；如果出現(xiàn)液氧通道堵塞，采取液氧反吹掃方式，比較安全有效。

參考文獻(xiàn)

[1]湯學(xué)忠，顧福民.新編制氧工問(wèn)答.北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介

高金枝（1967），女，現(xiàn)在佛山德力梅塞爾氣體有限公司從事空分生產(chǎn)技術(shù)工作。