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空分装置粗氩塔启动问题的处理

空分装置粗氩塔启动问题的处理
2017.08.23
作者: 迪尔空分

液化空气中国在山东省的一个工厂时,工厂反映很久以来21000Nm3/h空分设备和15000Nm3/h空分设备都存在粗氩塔启动困难的问题。对此,笔者与工厂人员进行了深入的讨论,分析了粗氩塔启动困难的原因,提出了解决此问题的办法,并付诸实践,取得了很好的效果。
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粗氩塔启动困难问题的描述:
在粗氩塔启动初期,粗氩塔不凝气排放阀保持较大开度,粗氩塔液化空气蒸汽回上塔阀保持较大开度,当液化空气开始导入粗氩冷凝器时,随着粗氩冷凝器液位上升至600~700mm,粗氩冷凝器不凝气排放管线压力从35KPa下降至5~6KPa,排放口从开始的带液排放至没有气体排出,粗氩塔的精馏负荷也开始下降直至完全停止工作,粗氩塔启动失败。


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粗氩塔启动困难原因分析:
从粗氩塔启动初期不凝气排放管线能带液排放到几乎没有气体排出这个现象可以做如下推断。
a)   该排放管线没有机械堵塞。

b)   不凝气排放不畅的原因是粗氩塔在投用后,排放管线被异物阻塞,该异物的来源可能是:

l  粗氩冷凝器氩气固化,导致排放管线处压力下降,但由于粗氩塔投用初始阶段馏分为90%以上的富氧,粗氩冷凝器的冷凝物主要为液氧,所以氩固化的可能性应该被排除。

l  粗氩冷凝器排放管线存在一个U型弯,在粗氩冷凝器投入工作后,排放阀开度过大,排放管线流速过高,粗氩冷凝器的冷凝液就会被夹带进入U型弯处存积起来,较后充满整个U型弯的底部,阻塞了不凝氮气的排放,氮气在粗氩冷凝器内富集,引起氮塞,导致粗氩塔不能正常工作。下图为粗氩冷凝器排放管线管路图:
c)   在粗氩塔启动初期,粗氩冷凝器冷凝的气体为90%以上的富氧气体,如果粗氩塔操作压力太低,富氧气体液化后就有过冷的可能,被夹带进入U型弯底部后就更不容易汽化排出,因此为降低富氧液体在U型弯处的存积,提高液化空气侧蒸发压力,减少粗氩冷凝器传热温差,是改善U型弯处液体存积的一个有效手段,下面粗氩塔操作趋势图清晰地证明了这一点。
d)   由于粗氩冷凝器排放管线U型弯低点部分没有液体排放管线,在冷箱不拔除珠光砂的情况下,也没有机会在U型弯的低点部分安装一个排放管线。因此解决这个问题的新的方向是启动粗氩塔时减少或避免不凝气管线的液体夹带。

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粗氩塔启动新方案
a)   在主塔主冷液位已全浸,主冷氧氮纯度基本合格,产品开始外送的情况下,粗氩塔即具备了启动的条件。

b)   在保持主冷全浸的情况下,缓慢向粗氩冷凝器导入液化空气,提升粗氩冷凝器液位,同时观察粗氩冷凝器液化空气侧压力,通过关小液化空气蒸汽回上塔阀将该压力保持在70~80KPa(操作压力高是由于原设计为非全浸操作,液化空气经过改造变为全浸操作)。

c)   在主塔氧气纯度合格,粗氩冷凝器液化空气液位达到200mm左右,馏分含氧量在94%左右的情况下,逐步打开粗氩冷凝器不凝气排放阀(该阀在ASU停车时必须关闭,防止空分停车后大量氮气进入粗氩塔增加粗氩塔启动时的排氮时间,延迟氩塔的启动)。排放阀开度不宜太大,防止开度太大,液体夹带进入U型弯,判断液体夹带加重的判断依据是排放管线处压力的持续缓慢下降。

d)   粗氩塔负荷加起来后,就一定要保持馏分中稍高的含氧量,以避免启动过程中的氮塞,同时一定要逐步减小不凝气排放阀开度,以尽量减小氩的损失,加快氩系统启动速度。

e) 粗氩塔启动后,即可将粗氩塔底部液体导入上塔,注意不要影响氧的纯度。

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粗氩塔启动新方案的效果:
   这一新启动方案立即在21000Nm3/h空分设备上付诸实施,平稳地实现了粗氩塔的启动,解决了以前的启动困难的问题,新的操作方法也避免了可能的对粗氩塔排放管线的改造,减少了维修时间和维修费用,也降低了停车检修期间的供气损失,提高了工厂的运行效益。

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总结:

在空分工厂,总会出现一些由于设计制造方面的原因导致装置运行参数表现异常,影响工艺人员正常判断故障原因的情况。只要大家集思广益,不疏漏任何一个环节,就可以研究查清运行参数表现异常的原因,并研究制定出较经济有效的解决办法。以实现工厂运行效益的较大化。

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