李艷兵

(神華榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719319)

立式徑向流吸附器床層泄漏問題處理

李艷兵

(神華榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719319)

神華榆林能源化工有限公司配用的空分裝置立式雙層徑向流吸附器在運行過程中出現(xiàn)了內(nèi)、外層床層泄漏，吸附劑損失的問題，造成吸附器出口空氣中CO2含量超標(biāo)，板式換熱器進、出口溫差增大，影響空分裝置安全、滿負(fù)荷運行。本文總結(jié)空分裝置配合設(shè)備制造廠家處理吸附器床層泄漏問題的原因分析、施工準(zhǔn)備、施工過程、整改措施等相關(guān)工作，為同類型吸附器運行維護提供借鑒。

空分裝置； 吸附器； 鋼板網(wǎng) ；吸附劑 ；泄漏

神華榆林能源化工有限公司KDN-35000型制氮空分裝置由杭州杭氧股份有限公司制造，采用立式雙層徑向流分子篩吸附器、增壓透平膨脹機、規(guī)整填料精餾塔、DCS控制系統(tǒng)的流程。該套空分裝置于2015年8月試車成功后暫停，2015年10月8日再次開車一直運行至2016年10月11日停車檢修，累計運行1周年。2016年9月空分裝置配套的吸附器出現(xiàn)內(nèi)、外層鋼板網(wǎng)損壞，分子篩吸附劑、氧化鋁泄漏的問題，影響了設(shè)備穩(wěn)定、長周期、安全運行。現(xiàn)將吸附器床層泄漏問題處理過程總結(jié)如下。

吸附器主要性能指標(biāo)：見表1。

表1 分子篩主要性能指標(biāo)

1 故障情況

1.1 故障經(jīng)過

2016年9月7日DCS監(jiān)控顯示MS121A臺吸附器出口CO2含量超標(biāo)，吸附器MS121B出口CO2含量合格，板式換熱器熱端溫差增大的情況。利用吸附器切換使用期間，打開裝料口觀察：吸附器MS121A分子篩、氧化鋁床層有明顯沉降，另外地面發(fā)現(xiàn)從消聲器吹出的氧化鋁顆粒；吸附器MS121B氧化鋁層下降明顯，分子篩層稍有下降。根據(jù)上述現(xiàn)象確定吸附器內(nèi)、外層床層出現(xiàn)泄漏，聯(lián)系杭氧準(zhǔn)備床層修復(fù)工作。10月11日6：00時開始空分裝置主系統(tǒng)停車，進行吸附器床層檢修工作，10月17日3：00時完成修復(fù)工作(因檢修時間及設(shè)備人孔問題僅檢修內(nèi)網(wǎng))。

1.2 故障現(xiàn)象

1.2.1 運行參數(shù)異常

空分裝置投用以來，吸附器運行穩(wěn)定。主要參數(shù)見表2。

表2 分子篩運行正常時主要運行參數(shù)

2016年9月7日，吸附器MS121A出口開始出現(xiàn)CO2超標(biāo)情況，嚴(yán)重時造成板式換熱器溫差增大，跑冷嚴(yán)重。主要參數(shù)見表3。

表3 分子篩運行異常時主要運行參數(shù)

1.2.2 分子篩吸附劑缺失

(1)運行人員在現(xiàn)場例行巡檢時，發(fā)現(xiàn)在吸附器放空消音器周圍，出現(xiàn)氧化鋁顆粒，初期量較小，后期量變大，判斷可能是分子篩床層出現(xiàn)問題。

(2)利用分子篩切換使用間歇，聯(lián)系維保人員分別打開兩臺吸附器裝料口，觀察分子篩吸附劑及氧化鋁床層情況，發(fā)現(xiàn)吸附器MS121A中分子篩和氧化鋁床層下降較多；吸附器MS121B中分子篩和氧化鋁床層也有下降，但下降幅度較少；并且對比來看，兩臺吸附器中分子篩層漏量大于氧化鋁層漏量。

1.3 故障結(jié)論

通過現(xiàn)場檢查及運行參數(shù)異常情況分析，吸附器MS121A/B床層分別出現(xiàn)了泄漏，造成分子篩出口CO2含量超標(biāo)，板式換熱器溫差增大，影響空分裝置長周期運行并存在安全隱患。需聯(lián)系設(shè)備制造廠家，檢修床層，消除設(shè)備故障。

2 內(nèi)網(wǎng)檢修

2.1 施工內(nèi)容

(1)吸附器出口空氣管線(DN900)切割并增加法蘭連接(原設(shè)計為焊接管道，新增法蘭為了保證下次出現(xiàn)同類型問題時，管道拆裝方便)。

(2)吸附器內(nèi)層過濾器及彎頭吊裝并放置到地面指定位置，妥善保護。

(3)吸附器泄漏吸附劑卸料及內(nèi)部清理。

(4)分子篩內(nèi)層鋼板網(wǎng)檢修。

(5)分子篩外層鋼板網(wǎng)檢修。

(6)吸附器過濾器及彎頭吊裝回位；更換法蘭墊片(DN1200)，恢復(fù)法蘭連接。

(7)氣密性試驗。

(8)防腐保溫恢復(fù)。

2.2 施工工序

(1)人員進入設(shè)備前進行氧氣含量分析達到18%～23%。

(2)泄漏吸附劑卸料，內(nèi)層過濾器吊出，內(nèi)部吸附劑清理。

(3)人員通過內(nèi)層搭設(shè)跳板逐層檢查鋼板網(wǎng)損壞泄漏情況。

(4)從上之下逐層滿鋪不銹鋼絲網(wǎng)，并錨固。

(5)逐層對于上下邊緣連接處采用不等邊角鋼壓條點焊固定。

(6)清理施工雜物，檢查施工質(zhì)量。

(7)恢復(fù)設(shè)備相關(guān)法蘭、人孔、管線、保溫安裝。

2.3 技術(shù)要求

(1)吸附器過濾器吊裝高度23米，吊裝重量2t。

(2)起吊過程要求緩慢，過濾器抽出和回吊過程要求垂直，過濾器需要妥善放置到地面，地面墊好枕木并包覆塑料薄膜避免污染。

(3)現(xiàn)場拆除的保溫鋁皮、絕熱材料、緊固件等需要回用妥善保存。

(4)整個檢修過程嚴(yán)防碰壞絲網(wǎng)。

(5)嚴(yán)格按照進入受限空間作業(yè)要求，做好設(shè)備隔離、置換、分析、作業(yè)票、監(jiān)護人等相關(guān)工作。

(6)嚴(yán)格執(zhí)行進入金屬容器空間作業(yè)相關(guān)安全、用電等管理制度。

2.4 工藝準(zhǔn)備

為了保證在空分裝置停車、吸附器檢修期間(檢修時間5到7天)，氮氣產(chǎn)品保證后部系統(tǒng)需要，需提前做好液氮儲備工作。啟動氮氣液化系統(tǒng)，補充后備系統(tǒng)液氮存儲量，保證8天左右的液氮氣化供應(yīng)量。

2.5 材料準(zhǔn)備

2.5.1 制造廠家材料準(zhǔn)備

絲網(wǎng)、壓條、不等邊角鋼、壓板、圓片、釘子、瓷套、過濾器墊片、裝料口墊片、人孔墊片等。

2.5.2 生產(chǎn)廠家材料準(zhǔn)備

跳板、爬梯(繩梯)、安全帶、安全繩、氧含量分析儀、電焊機、氣割工具、照明燈具及電纜、電源接線板、漏電保護器、工業(yè)吸塵器、氣密性試驗氣源、氣動工具氣源、編織袋、吊裝帶、防雨布、塑料布等。

2.6 施工準(zhǔn)備

在空分裝置系統(tǒng)停車前及廠家人員進入設(shè)備檢修前，做好如下準(zhǔn)備，確保吸附器檢修快速進行，保證按期、提前完成檢修任務(wù)。

2.6.1 停車前準(zhǔn)備

(1)吸附器上部搭設(shè)腳手架，搭設(shè)防雨蓬，保證持續(xù)施工需要(腳手架搭設(shè)保證不影響吊裝作業(yè))。

(2)保溫鋁皮、絕熱材料保護性拆除。

(3)接照明電纜、臨時用電等。

2.6.2 停車后準(zhǔn)備

(1)吸附器裝料口打開，通風(fēng)置換。

(2)吸附器上部死氣排放管線拆卸、吊裝，放置于地面指定位置，妥善保護。

(3)吸附器下部空氣入口管線人孔打開，通風(fēng)置換。

(4)吸附器觀察及分析取樣口打開，分析取樣合格。

(5)吸附器過濾器法蘭(DN1200)螺栓拆卸。

(6)內(nèi)層泄漏吸附劑卸料。

2.7 內(nèi)層鋼板網(wǎng)檢修施工

2.7.1 漏點泄漏情況

2016年10月11日至現(xiàn)場停車后檢修期間，現(xiàn)場對MS121A/B兩臺吸附器分子篩床層沉降泄漏情況均進行了仔細(xì)排查，并逐層排查鋼板網(wǎng)破損情況，現(xiàn)場檢查確定的內(nèi)網(wǎng)典型漏點情況如下(參見圖1、圖2)。

圖1 漏點泄漏情況一

圖2 漏點泄漏情況二

2.7.2 漏點修補情況

現(xiàn)場對內(nèi)網(wǎng)上上下下進行了仔細(xì)的檢查，根據(jù)漏點情況按照檢修方案進行了修補，通過在內(nèi)網(wǎng)鋼隔柵外側(cè)從上到下增加一層絲網(wǎng)并進行錨固、點焊壓邊，從而杜絕任何一個可能出現(xiàn)的漏點影響(參見圖 3圖4)。

圖3 漏點修補情況

圖4 漏點修補情況

2.7.3 內(nèi)部檢查清理

修補工作完成后，由廠家人員和生產(chǎn)人員對內(nèi)層檢修空間進行清理，清除吸附劑殘留、焊渣、施工廢料等，保證內(nèi)層結(jié)構(gòu)清潔。并逐層對錨固、點焊、壓邊等進行檢查，確保施工質(zhì)量。

2.7.4 鋼板網(wǎng)破損原因分析

2.7.4．1 現(xiàn)場鋼板網(wǎng)開裂泄漏有以下幾點特點

(1)根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，焊縫上未發(fā)現(xiàn)裂紋。

(2)漏點位置距離焊縫距離較遠，有些在焊縫對面位置。

(3)漏點呈現(xiàn)無規(guī)律分布，上下位置和環(huán)向位置沒有明顯規(guī)律。

(4)MS121A/B兩臺吸附器泄漏及鋼板網(wǎng)破損情況相似。

2.7.4．2 吸附器泄漏主要原因

該設(shè)備運行近一年時間出現(xiàn)鋼板網(wǎng)破損泄漏，根據(jù)破損現(xiàn)象分析認(rèn)為該兩臺吸附器泄漏主要原因是：鋼板網(wǎng)局部存在質(zhì)量缺陷，運行疲勞破壞導(dǎo)致鋼板網(wǎng)開裂，進而導(dǎo)致吸附劑泄漏。

2.7.4．3 鋼板網(wǎng)局部的缺陷

雖然采購鋼板網(wǎng)時對廠家提出了明確的質(zhì)量檢驗要求，鋼板網(wǎng)進廠后杭氧又進行了檢查復(fù)驗，但由于只能對每卷鋼板網(wǎng)進行取樣檢驗，鋼板網(wǎng)局部存在缺陷的可能性仍存在。

2.7.5 檢修施工過程中存在的問題

(1)外層氧化鋁層人孔設(shè)計安裝錯誤，安裝在空氣入口管線上，造成人員、設(shè)備無法進入分子篩內(nèi)部進行檢修。

(2)分子篩內(nèi)層排污口設(shè)計小，并且管線配置存在阻力，無法利用重力進行卸料，導(dǎo)致內(nèi)部吸附劑無法正常排出，增大了起吊重量，造成原計劃吊車無法吊出過濾器，影響了檢修進度。

(3)純化器中分子篩層、氧化鋁層未設(shè)置卸料口，卸料需由專業(yè)真空泵輸送卸料，特別是在分子篩吸附劑、氧化鋁更換時需專業(yè)隊伍進行操作，卸料不方便。

(4)設(shè)計安裝階段，空氣出口管線未配置法蘭，造成過濾器抽出困難，需要管道氣割后吊裝，施工困難、時間長。

(5)MS121A死氣排放管線設(shè)計安裝位置阻擋過濾器吊裝，造成施工過程中腳手架重復(fù)搭設(shè)、拆除，延長了檢修時間。

(6)儀表導(dǎo)壓管、接線混亂，影響過濾器吊裝。

(7)廠家提供的檢修備件(DN1200)墊片厚度不夠、強度不夠(單層不銹鋼骨架、雙面石墨)，安裝過程中出現(xiàn)破損。

(8)廠家施工工具及工裝較計劃時間晚一天，延長了檢修進度。

2.7.6 檢修效果

2.7.6．1 阻力無明顯增加

本次修補的辦法，通過增加一層不銹鋼絲網(wǎng)來加固封堵漏點，由于增加絲網(wǎng)而帶來的阻力增加很小，吸附器的阻力主要為分子和氧化鋁床層的阻力。具體參見檢修前后系統(tǒng)運行阻力圖5和圖6。

兩臺吸附器MS121A/B進、出口阻力PDIS1205，檢修前為3.1kPa，檢修后3.13kPa，對比可知，內(nèi)網(wǎng)修補后阻力增加不明顯，不影響吸附器使用效果。

圖5 修補前系統(tǒng)阻力

圖6 修補后系統(tǒng)阻力

2.7.6．2 運行情況正常

吸附器內(nèi)層修補完成后，按計劃吹掃、開車，運行情況良好。主要參數(shù)見表4。

表4 分子篩運行正常時主要運行參數(shù)

2.7.6．3 其他檢修效果

(1)本次檢修，在兩臺吸附器MS121A/B內(nèi)網(wǎng)從上到下的各層圈都進行了加網(wǎng)修補加固，經(jīng)過本次檢修修補后可彌補原來的鋼板網(wǎng)缺陷，在本次故障情況下，可保證裝置長期運行。

(2)鋼板網(wǎng)的質(zhì)量控制非常重要，杭氧廠家自2014年以后對鋼板網(wǎng)的采購檢驗提出了更嚴(yán)格的要求，除了以往的嚴(yán)格抽檢外，對制造廠家在鋼板網(wǎng)生產(chǎn)過程中要求采用電子實時監(jiān)控質(zhì)量控制，從而保證鋼板網(wǎng)在每一批次上質(zhì)量不存在差異。鋼板網(wǎng)采購到杭氧后由我公司再組織對每卷鋼板網(wǎng)進行一次嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，從而保證了鋼板網(wǎng)的質(zhì)量可控。

(3)本次檢修外網(wǎng)未能進行修補，內(nèi)網(wǎng)修補完成后吸附器可保證系統(tǒng)正常運行至少一年以上，外層氧化鋁有少量泄漏不會對系統(tǒng)性能造成影響，不會進一步影響后續(xù)系統(tǒng)。

(4)下一階段需定期檢查氧化鋁泄漏情況，如果累積泄漏量較多時，可通過增補部分氧化鋁來彌補不足。待大修時期，對外網(wǎng)進行徹底修補。

(5)根據(jù)目前設(shè)備運行使用情況，為延長設(shè)備的使用壽命并降低運行能耗，在保證設(shè)備安全運行的基礎(chǔ)上(CO2曲線正常無波動)適當(dāng)降低加熱器出口溫度的操作要求進行再生(控制冷吹峰值在 90～95℃較適宜)。

2.7.7 遺留問題

外層氧化鋁層鋼板網(wǎng)泄漏修補未進行。

因外層氧化鋁層人孔設(shè)計安裝錯誤，造成人員、工具無法進入，如要進入需要進行管道開孔，延長檢修時間并且處理困難，因此此次檢修未進行外層氧化鋁鋼板網(wǎng)泄漏點修補，僅補充了損失的氧化鋁。

下一階段，需要杭氧設(shè)計部門在評估外層氧化鋁泄漏情況下，確定吸附器使用時間，對外層氧化鋁層開設(shè)人孔進行補充設(shè)計、準(zhǔn)備材料及施工。

3 外網(wǎng)檢修施工

在重新組織方案準(zhǔn)備、材料準(zhǔn)備、施工準(zhǔn)備等的基礎(chǔ)上，2017年3月17日再次對吸附器外網(wǎng)進行修補，3月23日檢修完成。

3.1 施工內(nèi)容

(1)增加污氮再生管線吸附器出口處一對法蘭，方便拆卸并作為人孔。

(2)分別對MS121A/B兩臺吸附器外層鋼板網(wǎng)進行補充加固鋼絲網(wǎng)。

3.2 施工工序

(1)人員進入設(shè)備前進行氧氣含量分析達到18%～23%。

(2)利用吸附器檢查孔組裝升降吊籃。

(3)通過人員升降吊籃從下至上檢查焊縫周圍破損情況。

(4)整體檢查鋼板網(wǎng)損壞泄漏情況。

(5)從上之下滿鋪不銹鋼絲網(wǎng)，并錨固，鋼絲網(wǎng)連接處最后施工。

(6)對于上下邊緣連接處采用壓條點焊密封固定。

(7)清理施工雜物，氣密性試驗、檢查施工質(zhì)量。

3.3 施工實施

3.3.1 改裝人孔

(1)在污氮氣出口(法蘭連接)的彎頭下游增加一對拆卸法蘭，檢修時整個彎頭可拆卸可以從設(shè)備管口進入設(shè)備內(nèi)部。

(2)此修改方案不影響管線應(yīng)力，現(xiàn)場修改比較快捷方便。

(3)將法蘭處保溫設(shè)計為可拆卸保溫箱，彎頭兩端設(shè)計吊耳，方便檢修。吸附器增加法蘭：參見圖7。

圖7 吸附器增加法蘭

3.3.2 外網(wǎng)檢修施工

(1)人員進入吸附器外層，由于檢修空間狹小，采用滑動小車在器外由人員操作升降，進行鋼絲網(wǎng)鋪設(shè)。

(2)外層鋼絲網(wǎng)采用平面鋪設(shè)，兩張鋼絲網(wǎng)連接處采用錨固連接。

(3)上下邊緣連接處采用不等邊角鋼進行點焊密封固定。

(4)因外層施工空間狹小，操作不方便，施工進度慢，兩臺吸附器同時施工，檢修周期5天完成。

3.3.3 檢修后效果

吸附器內(nèi)層修補完成后，按計劃吹掃、開車，運行情況良好。主要參數(shù)見表5。

表5 分子篩運行正常時主要運行參數(shù)

4 總結(jié)

通過對吸附器的兩次檢修，消除了吸附器床層泄漏問題，吸附器運行穩(wěn)定，滿足空分裝置長周期、滿負(fù)荷運行的需要。通過兩次檢修的組織，積累了立式徑向流吸附器床層檢修經(jīng)驗，并通過檢修了解吸附器結(jié)構(gòu)。特別是對立式徑向流吸附器來說，鋼板網(wǎng)既是吸附器結(jié)構(gòu)中的重點環(huán)節(jié)也是薄弱環(huán)節(jié)，其質(zhì)量好壞直接影響吸附器的使用壽命和檢修周期。在吸附器選型時，要特別注意鋼板網(wǎng)的質(zhì)量控制，一定選擇質(zhì)量過硬的品牌并規(guī)定其材質(zhì)、參數(shù)及制作工藝并跟蹤驗收。杜絕出現(xiàn)運行鋼板網(wǎng)選材不合格造成的設(shè)備缺陷。

(本文文獻格式：李艷兵.立式徑向流吸附器床層泄漏問題處理[J].山東化工，2017，46(12)：102-106.)

2017-04-10

李艷兵(1981—)，陜西榆林人，工程師，神華榆林能源化工有限公司基建管理部設(shè)備工程師。

TQ028.1+5

A

1008-021X(2017)12-0102-05