大型空分高壓板式換熱器氧通道堵塞原因及分析

薛令光，曹鎮(zhèn)海,馬明娟

(鄂爾多斯市國(guó)泰化工有限公司, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 獨(dú)貴塔拉工業(yè)園區(qū) 017418)

大型空分高壓板式換熱器氧通道堵塞原因及分析

薛令光，曹鎮(zhèn)海*,馬明娟

(鄂爾多斯市國(guó)泰化工有限公司, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 獨(dú)貴塔拉工業(yè)園區(qū) 017418)

通過(guò)分析高壓板式換熱器運(yùn)行工況，闡述了板式換熱器氧通道堵塞的原因及分析。

大型空分；高壓板式換熱器；氧通道；堵塞

昊華能源鄂爾多斯市國(guó)泰化工有限公司為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化，年產(chǎn)40萬(wàn)t甲醇裝置的項(xiàng)目建設(shè)需配一套60 000 Nm3/h等級(jí)空分設(shè)備，由杭州杭氧股份有限公司成套供貨。裝置配套西門(mén)子股份公司SST-600(HNK40/63)型汽輪機(jī)、STC-GV(160-7)型多軸一體式壓縮機(jī)，采用大型臥式分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、全精餾內(nèi)壓縮流程，壓縮機(jī)組和空分裝置分別采用ITCC 和DCS操作系統(tǒng)。

空分裝置于2015年4月27日成功試車(chē)出氧。在試車(chē)運(yùn)行期間，裝置整體運(yùn)行穩(wěn)定。2016年8月，按公司計(jì)劃化工裝置停車(chē)檢修，空分氧氣減量放空運(yùn)行，后因9.8 MPa高壓蒸汽原因空分緊急停車(chē)、封塔，進(jìn)入檢修狀態(tài)，再開(kāi)車(chē)后發(fā)現(xiàn)高壓板式換熱器氧通道液氧液位超量程，出高壓板式換熱器氧氣溫度約10℃已達(dá)到報(bào)警值，嚴(yán)重影響空分裝置運(yùn)行及后系統(tǒng)負(fù)荷的提高。

1 高壓板式換熱器簡(jiǎn)介

60 000 Nm3/h等級(jí)空分設(shè)備配套的高壓板式換熱器采用進(jìn)口產(chǎn)品，為多層板翅式換熱器，各通道中的冷、熱流體通過(guò)翅片和隔板進(jìn)行換熱。液氧從主冷氧側(cè)引出，經(jīng)P8601A/B加壓到8.7 MPa后，在高壓板式換熱器E8802A/B/C中分別與來(lái)自膨脹機(jī)增壓端的7.2 MPa高壓空氣和來(lái)自增壓機(jī)的4.6 MPa增壓空氣換熱后進(jìn)入高壓氧氣管網(wǎng)，滿(mǎn)足后系統(tǒng)要求；從下塔抽取的壓力氮?dú)饨?jīng)復(fù)熱后送入壓力氮?dú)夤芫W(wǎng)；從上塔頂部抽出的純氮?dú)鈴?fù)熱后去水冷塔?？辗盅b置流程示意圖如圖1所示。

2 高壓板式換熱器氧通道堵塞的經(jīng)過(guò)

2016年8月，空分被迫停車(chē)檢修期間，由兩臺(tái)無(wú)油螺桿儀表壓縮機(jī)供全廠儀表氣；8月26日8時(shí)啟動(dòng)汽輪機(jī)，隨后空分按操作規(guī)程進(jìn)行冷態(tài)開(kāi)車(chē)，因進(jìn)膨脹機(jī)空氣露點(diǎn)遲遲不能合格，推遲膨脹機(jī)啟動(dòng)；在8月27日6時(shí)氧、氮純度合格，在高壓氧泵露點(diǎn)分析合格后預(yù)冷高壓氧泵P8601A/B；預(yù)冷后盤(pán)泵,高壓氧泵P8601A盤(pán)車(chē)?yán)щy，高壓氧泵P8601A排液、加溫，重新預(yù)冷；在啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中高壓氧泵P8601B進(jìn)口壓力從315 kPa逐漸下降后又突然降到250 kPa，高壓氧泵P8601B排液、加溫、拆檢進(jìn)口濾網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)直徑約10 mm左右的冰球；當(dāng)氧氣量達(dá)到38 000 Nm3/h，氧氣總管三個(gè)溫度點(diǎn)同時(shí)報(bào)警，顯示值約10℃，高壓板式換熱器氧通道液氧液位超量程；在接下來(lái)一周的運(yùn)行里高壓氧泵P8601A/B因進(jìn)口壓力低頻繁進(jìn)行排液、加溫再預(yù)冷啟動(dòng)。

1.X8611自潔式過(guò)濾器；2.C8601空壓機(jī)；3.C8602增壓機(jī)；4.K8601汽輪機(jī)；5.T8701空冷塔；6.T8702水冷塔；7.V8701A/B分子篩純化器；8.E8701蒸汽加熱器；9.TC8841膨脹增壓機(jī)；10.ET8841膨脹機(jī)；11.E8802A/B/C高壓板式換熱器；12.E8801A/B/C/D/E/F/G/H 低壓板式換熱器；13.V8801氣液分離器；14.E8803A/B過(guò)冷器；15.E8805主冷凝蒸發(fā)器；16.T8801下塔；17.T8802上塔；18.T8871增效塔；19.E8871增效塔冷凝器；20.P8861A/B高壓液氧泵；21.X8801消音塔

圖1 昊華國(guó)泰 60 000 Nm3/ h空分裝置流程示意圖

Fig.1 Haohua Guotai 60 000 Nm3/h air separation unit flow diagram

3 高壓板式換熱器氧通道堵塞的原因分析

專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)空分設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行了認(rèn)真、細(xì)致的分析，排查情況如下：

1.因后系統(tǒng)用氣量大，在兩臺(tái)無(wú)油螺桿儀表壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間、超量運(yùn)行過(guò)程中，儀表空氣帶水，在開(kāi)車(chē)前氧泵密封氣流量計(jì)處發(fā)現(xiàn)有水后，氧泵密封氣切換為氮?dú)饷芊猓崆斑M(jìn)行吹除加溫；

2.開(kāi)車(chē)前檢查發(fā)現(xiàn)高壓氧泵P8601A出口閥在停車(chē)、加溫時(shí)未關(guān)閉，因大機(jī)組停車(chē)期間，加溫氣由兩臺(tái)無(wú)油螺桿儀表壓縮機(jī)提供，不能吸附CO2且長(zhǎng)時(shí)間超量運(yùn)行，露點(diǎn)不合格，加溫期間部分加溫氣進(jìn)入高壓板式氧通道帶入H2O和CO2，在低溫環(huán)境中形成冰和干冰；

3.再次開(kāi)車(chē)后出高壓板式換熱器氧氣總管三個(gè)溫度點(diǎn)報(bào)警，顯示為約10℃，高壓板式換熱器氧通道液位計(jì)LI8806顯示超量程，高壓板式換熱器其他參數(shù)基本正常，說(shuō)明氧通道換熱不充分，有部分物質(zhì)附著氧通道中造成有液位超高。

綜合分析，此次高壓板式換熱器氧通道堵塞的原因是停車(chē)期間，加溫氣不合格，加溫氣中的H2O和CO2通過(guò)高壓氧泵出口閥進(jìn)入高壓板式換熱器氧氣通道，在低溫環(huán)境中形成冰和干冰堵塞在氧氣通道中。對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題只能暫時(shí)維持運(yùn)行，擇機(jī)停車(chē)處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

高壓板翅式換熱器氧側(cè)通道阻力過(guò)大,跑冷嚴(yán)重，對(duì)公司的正常生產(chǎn)一度造成了影響。此次高壓板翅式換熱器氧通道堵塞故障的出現(xiàn)，不僅增加了空分設(shè)備操作人員對(duì)大型空分設(shè)備的認(rèn)知能力,掌握了對(duì)異常情況的分析、判斷的方法,也使操作人員在大型空分設(shè)備管理和維護(hù)方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

通訊簡(jiǎn)介：

曹鎮(zhèn)海(1985)，男，本科，助理工程師，現(xiàn)在鄂爾多斯市國(guó)泰化工有限公司空分車(chē)間從事空分技術(shù)管理工作。E-mail：caozhenhai1985@126.com。

Large Air Separation Oxygen Channel High Pressure HeatExchanger Blockage Reason and Analysis

XUE Lingguang, CAO Zhenhai*，MA Mingjuan

(Ordos Guotai Chemical Co., Ltd., Duguitala Industry Park, Ordos， Inner Mongolia 017418,China)

Through the analysis of high pressure heat exchanger operation, expounds the reason and analysis of plate heat exchanger blocking oxygen channel.

large air separation； high pressure heat exchanger；oxygen channel；blockage

2016-12-23

TB657.7

B

1007-7804(2017)01-0031-02

10.3969/j.issn.1007-7804.2017.01.008

薛令光(1971)，男，任職于北京昊華能源國(guó)泰化工有限公司。