空分裝置精餾塔液泛的分析與處理

牛立岐

摘 要：空分裝置的精餾工況運行關(guān)系到產(chǎn)品的外送量、氧氣產(chǎn)品的純度、氮氣產(chǎn)品的純度。液泛在精餾工況中比較常見，但在空分裝置運行過程中比較少見。如果出現(xiàn)了輕微的液泛，要掌握怎樣調(diào)整才能維持工況的運行，不至于精餾退氣。

關(guān)鍵詞：液泛;精餾;富氧液空

1 前言

神華寧煤甲醇分公司3萬方空分裝置是為神華寧煤年產(chǎn)25萬噸甲醇的配套裝置，提供高壓氧氣、低壓氮氣以及儀表風(fēng)和工廠風(fēng)。該套空分裝置的精餾系統(tǒng)由中國四川川空集團(tuán)有限公司設(shè)計制造，設(shè)計能力為KFDONAr-30000/16160/930。

空氣的精餾就是利用空氣的各種組份具有不同的揮發(fā)性，即在同一溫度下各組份的蒸汽壓不同，將液態(tài)空氣進(jìn)行多次的部份蒸發(fā)與部份冷凝，從而達(dá)到分離各組份的目的。當(dāng)處于冷凝溫度的氧、氮混合氣穿過比它溫度低的氧、氮混合液體時，氣相與液相之間就發(fā)生熱、質(zhì)交換，氣體中的部份冷凝成液體并放出冷凝潛熱，液體則因吸收熱量而部份蒸發(fā)。

因沸點的差異，氧、氬的蒸發(fā)順序為：氮>氬>氧，冷凝順序為：氧>氬>氮。在本系統(tǒng)中，該過程是在塔板上進(jìn)行的，當(dāng)氣體自下而上地在逐塊塔板上通過時，低沸點組份的濃度不斷增加，只要塔板足夠多，在塔的頂部即可獲得高純度的低沸點組份。同理，當(dāng)液體自上而下地在逐塊塔板上通過時，高沸點組份的濃度不斷增加，通過了一定數(shù)量的塔板后，在塔的底部就可獲得高純度的高沸點組份。

2 裝置液泛過程的回顧

2018年6月24日空分裝置因鍋爐原因而緊急停車，26日裝置恢復(fù)，壓縮機(jī)啟機(jī)沖轉(zhuǎn)。26日0：50啟動進(jìn)口膨脹機(jī)，在運行過程中發(fā)現(xiàn)增壓端出口壓力PI9525與膨脹端進(jìn)口壓力PI9521的差值在上漲，運行至7：50漲至0.8MPa，膨脹機(jī)效率低下無法維持精餾工況運行。匯報公司領(lǐng)導(dǎo)后，精餾系統(tǒng)退氣，開始對膨脹機(jī)中抽空氣通道進(jìn)行反向加溫。加溫四個小時后，在經(jīng)做樣確認(rèn)露點合格后停止加溫，重新向精餾塔內(nèi)導(dǎo)氣。由于低壓空氣閥內(nèi)漏，在導(dǎo)氣之前，下塔壓力0.4MPa，由于內(nèi)漏，漏進(jìn)去的空氣液化，導(dǎo)致液空液位超過液位顯示的最大量程，液位計最大量程是1500mm。在此種工況下，向下塔導(dǎo)氣，再向上塔導(dǎo)氣，流程打通后啟動膨脹機(jī)。隨后發(fā)現(xiàn)下塔阻力PDI9602指示偏高，最高漲23.4kPa（設(shè)計17kPa）。

另外有以下現(xiàn)象：液空液位偏低（LCV9601在正常閥位50%時液空液位僅為40mm，）、液氮純度無法通過關(guān)小液氮節(jié)流閥來調(diào)整、上塔阻力偏?。?kPa）、液氧純度合格但送出量小。此時進(jìn)氣量為145000m3/h、液氮回流閥開度為60%。氮純度能調(diào)整合格，但調(diào)整的時間比平時長。

3 處理的措施

在結(jié)合工況及表現(xiàn)出的現(xiàn)象分析后車間認(rèn)為精餾塔下塔發(fā)生輕微液泛、主冷工作不正常。所以調(diào)整思路是盡快排放氮側(cè)不凝氣，降低下塔壓力，減少下塔上升氣量，待工況正常后再緩慢多次增加下塔進(jìn)氣量。主要采取措施如下：

①現(xiàn)場全開不凝氣排放閥V9465，確認(rèn)不帶液。

②中控開大液空節(jié)流閥LCV9601將部分下塔空氣送至上塔，第一次調(diào)整時下塔阻力明顯下降的同時主冷液位明顯上漲，說明下塔進(jìn)氣量大導(dǎo)致液懸。隨后又多次調(diào)整LCV9601，但改善工況的效果不明顯。

③運行至27日13：50，由于主冷下降，不能保證產(chǎn)品外供量，車間申請氣化降負(fù)荷，重新調(diào)整精餾工況。通過關(guān)小液氮回流閥V9603（從60%關(guān)至30%）、關(guān)小液空節(jié)流閥LCV9601（從70%關(guān)至38%），液空液位漲至500mm，不凝汽管線中有液噴出，進(jìn)塔氣量下降約10000m3/h，下塔阻力下降至17.3kPa。隨后緩慢將液氮回流閥V9603開至50%，保持不凝汽閥V9465最大開度（不噴液），主冷工作趨于正常：上塔阻力漲至6.4kPa，主冷液位上漲。此時下塔阻力穩(wěn)定在20.5kPa左右，雖然阻力偏高，但主冷正常、下塔液空液位正常、上塔阻力正常，不影響產(chǎn)品的外送量。

4 原因分析

通過結(jié)合此次精餾工況異常后的現(xiàn)象及處理過程分析出現(xiàn)液懸的原因有以下兩點：

①在第二次精餾塔導(dǎo)氣時，下塔液空液位已超出量程范圍，液空有可能已淹沒最下層塔板，液空中含有的雜質(zhì)將下層塔板的篩孔堵塞，造成阻力上漲。

②加工空氣進(jìn)塔后，將原液空大量蒸發(fā)，造成下塔上升氣量過大，阻力上漲。

③少量水帶入精餾塔導(dǎo)致塔板結(jié)冰，堵塞氣流上升通到。根據(jù)工況車間分析此種可能性非常小，因為在導(dǎo)氣之前做過露點分析，而且如果是膨脹機(jī)換熱器內(nèi)漏帶入，應(yīng)該先在板換內(nèi)凍堵。

5 下一步措施

經(jīng)過此次調(diào)整，下塔阻力仍指示偏高，但氧氮產(chǎn)品的數(shù)量和純度都已趨于正常，因此可以監(jiān)控運行。待有停車機(jī)會時精餾塔重新緩慢進(jìn)氣，即可徹底消除液泛現(xiàn)象。另外在以后的停車操作中要控制下塔液空液位，防止其過高，必要時可將液空打至上塔或排出部分液空。