28 000 m3/h空分裝置冷箱的安全運(yùn)行措施

李 健

(河南開(kāi)祥精細(xì)化工有限公司 , 河南 三門(mén)峽 472300)

河南開(kāi)祥精細(xì)化工有限公司28 000 m3/h空分設(shè)備由四川空分設(shè)備集團(tuán)制造,采用分子篩凈化、增壓膨脹和全精餾無(wú)氫制氬內(nèi)壓縮流程。冷箱作為空分設(shè)備,為低溫精餾塔、換熱器、管道、閥門(mén)提供低溫運(yùn)行環(huán)境,主要由鋼結(jié)構(gòu)、人孔、密封氣系統(tǒng)、安全閥和呼吸閥、測(cè)溫測(cè)壓系統(tǒng)等構(gòu)成。冷箱夾層內(nèi)裝填密度和導(dǎo)熱系數(shù)小的膨脹珍珠巖(珠光砂),同時(shí)冷箱內(nèi)充入氮?dú)?保證內(nèi)部微正壓,防止?jié)窨諝膺M(jìn)入。冷箱的安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎著空分裝置乃至整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 主冷凝蒸發(fā)器總烴、乙炔含量的管控

主冷凝蒸發(fā)器中碳?xì)浠衔锏姆e聚,特別是乙炔的積聚超標(biāo),會(huì)和液氧發(fā)生反應(yīng),造成化學(xué)爆炸,因此主冷中總烴、乙炔含量是精餾塔的重要指標(biāo)。一般控制主冷中總烴含量<100×10-6,乙炔含量<0.1×10-6。而對(duì)于此指標(biāo)的管控主要從以下幾個(gè)方面去著手:①加強(qiáng)原料空氣的管理。原料空氣中二氧化碳以及總烴、乙炔的含量直接決定著主冷中總烴、乙炔含量。因此每天對(duì)原料空氣的成分分析非常重要,盡量保證出空冷塔的空氣中二氧化碳含量在0.2%以內(nèi),總烴含量在20×10-6以內(nèi),嚴(yán)禁空氣中含有乙炔。當(dāng)發(fā)現(xiàn)指標(biāo)有偏離時(shí)要及時(shí)排查原因,并采取措施。同時(shí)要加強(qiáng)分子篩后二氧化碳含量以及主冷總烴、乙炔含量的在線監(jiān)控。②做好系統(tǒng)開(kāi)車期間主冷總烴、乙炔含量的控制。因?yàn)橹骼湓O(shè)計(jì)是全浸式,在系統(tǒng)開(kāi)車積液的過(guò)程中易發(fā)生總烴、乙炔含量的超標(biāo),這是不可避免的。所以在系統(tǒng)開(kāi)車積液過(guò)程中,主冷出現(xiàn)液位到達(dá)200 mm后,要將液位排空3次,以后每2 h再排放1次,直至液氧泵啟動(dòng),總烴、乙炔含量下降至正常指標(biāo)。這樣可以有效地對(duì)主冷凝蒸發(fā)器的總烴、乙炔含量進(jìn)行控制,從而保證冷箱的安全運(yùn)行。

2 冷箱密封氣的管控

正常運(yùn)行期間冷箱內(nèi)要保持微正壓,壓力過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響冷箱的安全穩(wěn)定運(yùn)行。過(guò)高時(shí)會(huì)使冷箱鼓包;過(guò)低時(shí)外界濕空氣會(huì)進(jìn)入冷箱,造成冷箱內(nèi)珠光砂結(jié)冰,甚至?xí)牙湎湮T,不利于冷箱的安全運(yùn)行。 如果冷箱內(nèi)管道、容器發(fā)生氣體和液體的泄漏,最明顯的反應(yīng)就是冷箱壓力的上升。因此要嚴(yán)格控制好冷箱密封氣的壓力。在冷箱的底部、中部、上部設(shè)置了3個(gè)壓力變送器,實(shí)時(shí)監(jiān)控冷箱壓力。3個(gè)壓力點(diǎn)的指標(biāo)范圍為:上部0～300 Pa,中部0～600 Pa,下部0～800 Pa。原先采用的冷箱密封氣氣源為低低壓氮?dú)?正常壓力在25 kPa左右。通過(guò)對(duì)其他設(shè)備的扒砂,以及行業(yè)內(nèi)其他空分的運(yùn)行情況,發(fā)現(xiàn)冷箱的頂部經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行,都存在嚴(yán)重的結(jié)冰現(xiàn)象,這是由于冷箱密封氣在冷箱內(nèi)分布不均造成的。密封氣大,下部壓力太高;密封氣小,上部壓力低,容易造成頂部長(zhǎng)期負(fù)壓,不利于冷箱的安全運(yùn)行。因此在原有低低壓氮?dú)鈿庠吹幕A(chǔ)上又增加了一路低壓氮?dú)庾鳛槔湎涞拿芊鈿鈿庠?同時(shí)在冷箱頂部合適位置直接增加一路密封氣管路,來(lái)保證冷箱頂部的密封氣壓力。此項(xiàng)措施使冷箱的密封氣壓力得到了有效的控制。除了對(duì)冷箱密封氣壓力的管控外,還有對(duì)冷箱內(nèi)氣體成分的分析。同樣在冷箱的頂部、中部、下部設(shè)置3個(gè)密封氣分析取樣點(diǎn),每周對(duì)冷箱內(nèi)氣體取樣進(jìn)行手動(dòng)分析,要求氮?dú)夂恳?95%,以此來(lái)保證冷箱的安全運(yùn)行。

3 開(kāi)停車過(guò)程中對(duì)冷箱的管控

在工藝狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)容易發(fā)生事故,所以在系統(tǒng)開(kāi)停車過(guò)程中一定要做好對(duì)冷箱的管控?？辗窒到y(tǒng)在進(jìn)行熱態(tài)開(kāi)車時(shí)按照約10 ℃/h的溫降速度,同步冷卻主塔、氬塔,合理調(diào)配冷量,那么塔器、管道應(yīng)力緩慢變化,一般不會(huì)出大的問(wèn)題。但冷態(tài)開(kāi)車一停一開(kāi)的操作過(guò)程則是最危險(xiǎn)的。因?yàn)樵诶鋺B(tài)開(kāi)車剛開(kāi)始導(dǎo)氣時(shí),主冷內(nèi)積存液位較高,板式換熱器全浸,主冷單元工作負(fù)荷較大,能夠大幅調(diào)整進(jìn)氣量,造成空壓機(jī)后壓力偏低。當(dāng)主冷開(kāi)始工作,大量液體蒸發(fā)液位急劇下降,板式換熱器露出,主冷負(fù)荷降低,造成空壓機(jī)后憋壓、超壓。所以導(dǎo)氣過(guò)程控制不好,不僅會(huì)造成上塔、下塔壓力,空壓機(jī)后壓力反復(fù)大幅波動(dòng),還會(huì)造成純化器帶水、分子篩床層沖擊、主冷干蒸而引發(fā)事故。在冷態(tài)開(kāi)車時(shí)一定要緩慢進(jìn)行操作,一般是先將下塔至上塔的液空、液氮、污液氮3個(gè)節(jié)流閥關(guān)閉,先對(duì)下塔進(jìn)行充壓,待下塔壓力不再上漲,且與空氣進(jìn)主換的壓力基本相同時(shí),再緩慢打開(kāi)3個(gè)節(jié)流閥對(duì)上塔進(jìn)行充壓,同時(shí)增大主冷的負(fù)荷。整個(gè)導(dǎo)氣過(guò)程要緩慢進(jìn)行,觀察塔內(nèi)各壓力點(diǎn)不出現(xiàn)超壓的情況;若發(fā)生超壓現(xiàn)象要立馬停止導(dǎo)氣,返回上一步,找出原因后再向下進(jìn)行。而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)停車,特別是緊急停車時(shí),塔器填料上的液體回落,造成各液位計(jì)基本上都會(huì)超出量程范圍而失去監(jiān)控作用。此時(shí)將會(huì)有部分低溫液體返流回氣體管道,特別是下塔液空,而氣體管道的材質(zhì)多為碳鋼,不耐低溫,容易造成爆管。所以在出現(xiàn)緊急停車時(shí),一般會(huì)控制下塔液空的液位。可以把下塔液空通過(guò)節(jié)流閥適當(dāng)送入上塔,現(xiàn)場(chǎng)排液時(shí)優(yōu)先排放液空等措施。

4 冷箱壁出現(xiàn)的結(jié)冰現(xiàn)象

如果冷箱內(nèi)部發(fā)生泄漏的話,一般都會(huì)在冷箱壁上有所體現(xiàn),低溫氣體泄漏量小時(shí),觀察不到明顯的壓力升高。當(dāng)?shù)蜏匾后w泄漏量小時(shí),短時(shí)間也觀察不到冷箱基礎(chǔ)溫度的降低,但氣、液泄漏區(qū)域的低溫會(huì)改變所在區(qū)域溫度場(chǎng),附近區(qū)域的冷箱壁就會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜、結(jié)冰的現(xiàn)象。從結(jié)冰程度(冰塊硬度、溫度、透明度)、結(jié)冰形狀(水滴狀、片狀、點(diǎn)狀、帶狀)和結(jié)冰區(qū)域,大致可以推斷內(nèi)部泄漏狀況和結(jié)冰原因。如:結(jié)冰部位主要在冷箱上部,貼近頂部珠光砂層,一般呈橫向帶狀結(jié)冰,夏季消融,冬季明顯,可能是冷箱密封氣壓力不足,頂部濕空氣進(jìn)入,或冷箱頂部箱板有滲漏點(diǎn),雨水進(jìn)入冷箱,導(dǎo)致珠光砂跑冷結(jié)冰。所以,平時(shí)一定要重視冷箱壁出現(xiàn)的結(jié)冰現(xiàn)象,加強(qiáng)日常對(duì)冷箱的巡檢。對(duì)空分裝置制定冷箱巡檢臺(tái)賬,要求每周有管理人員和現(xiàn)場(chǎng)操作人員一起對(duì)冷箱進(jìn)行巡檢,重點(diǎn)檢查冷箱壁有無(wú)結(jié)冰的現(xiàn)象,以此來(lái)保障冷箱的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

空分冷箱內(nèi)設(shè)備多,管路復(fù)雜,安全管理難度大,需要不斷通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和管理提升來(lái)提高空分冷箱的運(yùn)行安全性。這幾年空分行業(yè)事故多,影響大,需要行業(yè)人員共同努力,更好地促進(jìn)空分行業(yè)的未來(lái)發(fā)展。