李 健

(河南開祥精細化工有限公司 , 河南 三門峽 472300)

河南開祥精細化工有限公司28 000 m3/h空分設(shè)備由四川空分設(shè)備集團制造,采用分子篩凈化、增壓膨脹和全精餾無氫制氬內(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、閥門提供低溫運行環(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、測溫測壓系統(tǒng)等構(gòu)成。冷箱夾層內(nèi)裝填密度和導熱系數(shù)小的膨脹珍珠巖(珠光砂),同時冷箱內(nèi)充入氮氣,保證內(nèi)部微正壓,防止?jié)窨諝膺M入。冷箱的安全穩(wěn)定運行關(guān)乎著空分裝置乃至整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1 主冷凝蒸發(fā)器總烴、乙炔含量的管控

主冷凝蒸發(fā)器中碳氫化合物的積聚,特別是乙炔的積聚超標,會和液氧發(fā)生反應(yīng),造成化學爆炸,因此主冷中總烴、乙炔含量是精餾塔的重要指標。一般控制主冷中總烴含量<100×10-6,乙炔含量<0.1×10-6。而對于此指標的管控主要從以下幾個方面去著手:①加強原料空氣的管理。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),嚴禁空氣中含有乙炔。當發(fā)現(xiàn)指標有偏離時要及時排查原因,并采取措施。同時要加強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)開車期間主冷總烴、乙炔含量的控制。因為主冷設(shè)計是全浸式,在系統(tǒng)開車積液的過程中易發(fā)生總烴、乙炔含量的超標,這是不可避免的。所以在系統(tǒng)開車積液過程中,主冷出現(xiàn)液位到達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,總烴、乙炔含量下降至正常指標。這樣可以有效地對主冷凝蒸發(fā)器的總烴、乙炔含量進行控制,從而保證冷箱的安全運行。

2 冷箱密封氣的管控

正常運行期間冷箱內(nèi)要保持微正壓,壓力過高或過低都會影響冷箱的安全穩(wěn)定運行。過高時會使冷箱鼓包;過低時外界濕空氣會進入冷箱,造成冷箱內(nèi)珠光砂結(jié)冰,甚至會把冷箱吸癟,不利于冷箱的安全運行。 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個壓力變送器,實時監(jiān)控冷箱壓力。3個壓力點的指標范圍為: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氣,正常壓力在25 kPa左右。通過對其他設(shè)備的扒砂,以及行業(yè)內(nèi)其他空分的運行情況,發(fā)現(xiàn)冷箱的頂部經(jīng)過長期運行,都存在嚴重的結(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,容易造成頂部長期負壓,不利于冷箱的安全運行。因此在原有低低壓氮氣氣源的基礎(chǔ)上又增加了一路低壓氮氣作為冷箱的密封氣氣源;同時在冷箱頂部合適位置直接增加一路密封氣管路,來保證冷箱頂部的密封氣壓力。此項措施使冷箱的密封氣壓力得到了有效的控制。除了對冷箱密封氣壓力的管控外,還有對冷箱內(nèi)氣體成分的分析。同樣在冷箱的頂部、中部、下部設(shè)置3個密封氣分析取樣點,每周對冷箱內(nèi)氣體取樣進行手動分析,要求氮氣含量要>95%,以此來保證冷箱的安全運行。

3 開停車過程中對冷箱的管控

在工藝狀態(tài)發(fā)生改變時容易發(fā)生事故,所以在系統(tǒng)開停車過程中一定要做好對冷箱的管控?？辗窒到y(tǒng)在進行熱態(tài)開車時按照約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,一般不會出大的問題。但冷態(tài)開車一停一開的操作過程則是最危險的。因為在冷態(tài)開車剛開始導氣時,主冷內(nèi)積存液位較高,板式換熱器全浸,主冷單元工作負荷較大,能夠大幅調(diào)整進氣量,造成空壓機后壓力偏低。當主冷開始工作,大量液體蒸發(fā)液位急劇下降,板式換熱器露出,主冷負荷降低,造成空壓機后憋壓、超壓。所以導氣過程控制不好,不僅會造成上塔、下塔壓力,空壓機后壓力反復大幅波動,還會造成純化器帶水、分子篩床層沖擊、主冷干蒸而引發(fā)事故。在冷態(tài)開車時一定要緩慢進行操作,一般是先將下塔至上塔的液空、液氮、污液氮3個節(jié)流閥關(guān)閉,先對下塔進行充壓,待下塔壓力不再上漲,且與空氣進主換的壓力基本相同時,再緩慢打開3個節(jié)流閥對上塔進行充壓,同時增大主冷的負荷。整個導氣過程要緩慢進行,觀察塔內(nèi)各壓力點不出現(xiàn)超壓的情況;若發(fā)生超壓現(xiàn)象要立馬停止導氣,返回上一步,找出原因后再向下進行。而當系統(tǒng)出現(xiàn)停車,特別是緊急停車時,塔器填料上的液體回落,造成各液位計基本上都會超出量程范圍而失去監(jiān)控作用。此時將會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,一般會控制下塔液空的液位。可以把下塔液空通過節(jié)流閥適當送入上塔,現(xiàn)場排液時優(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,一般都會在冷箱壁上有所體現(xiàn),低溫氣體泄漏量小時,觀察不到明顯的壓力升高。當?shù)蜏匾后w泄漏量小時,短時間也觀察不到冷箱基礎(chǔ)溫度的降低,但氣、液泄漏區(qū)域的低溫會改變所在區(qū)域溫度場,附近區(qū)域的冷箱壁就會出現(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,頂部濕空氣進入,或冷箱頂部箱板有滲漏點,雨水進入冷箱,導致珠光砂跑冷結(jié)冰。所以,平時一定要重視冷箱壁出現(xiàn)的結(jié)冰現(xiàn)象,加強日常對冷箱的巡檢。對空分裝置制定冷箱巡檢臺賬,要求每周有管理人員和現(xiàn)場操作人員一起對冷箱進行巡檢,重點檢查冷箱壁有無結(jié)冰的現(xiàn)象,以此來保障冷箱的安全穩(wěn)定運行。

5 結(jié)束語

空分冷箱內(nèi)設(shè)備多,管路復雜,安全管理難度大,需要不斷通過技術(shù)改進和管理提升來提高空分冷箱的運行安全性。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,更好地促進空分行業(yè)的未來發(fā)展。