一起上塔液悬故障的处理

摘要: 简介了6000m3 / h 空分设备上塔液悬故障的现象及原因, 从减少上升蒸汽和回流液体
两方面详细分析了消除液悬的措施。
关键词: 大型空分设备; 制氩系统; 液悬
中图分类号: TQ116111 　　　文献标识码: B
Treatment of liquid suspending malfunction in an upper column
Zhao Gao2feng , Chen Zhi2guo
(Oxygen Producing Factory of Yuguang Gold and Lead Stock Co1 , Ltd1 , 525 Jishui Avenue , Jiyuan
454650 , Henan , P1R1China)
Abstract : The phenomenon , as well as corresponding reason , of liquid suspending malfunction in the upper column of a
6000m3 / h air separation unit is presented. Measures to clear up the liquid suspending are analyzed in detail from two
aspects : reducing the ascending vapor flux and liquid reflux.
Keywords : Large scale air separation unit ; Argon producing system; Liquid suspending
　河南豫光金铅股份有限公司制氧厂的6000m3 / h空分设备, 采用分子筛吸附净化、膨胀空气进上塔和全精馏无氢制氩流程, 于2005 年2 月底投产,3 月制氩系统投入运行。经过一段时间的操作, 发现主塔部分设计富余量不大, 操作弹性系数小, 因此操作时格外小心。即便如此, 也已发生了两次液悬故障。
1 　故障现象
第一次液悬故障发生在2005 年3 月空分设备试产期, 当时短时停车后开车, 由于液空节流阀开得过快, 造成上塔液悬。第二次发生在2005 年5月, 由于制氩系统发生故障造成上塔液悬。相比较而言, 第一次液悬的危害要轻得多, 处理起来也简单, 只要减少加工空气量就可消除, 而第二次液悬处理较复杂。2005 年5 月21 日零点班, 1 # 液氩泵安全阀起跳, 制氩系统停止运行。处理完故障后, 由于当时主塔工况尚未恢复, 而急于投运制氩系统, 使得主塔工况进一步恶化。具体表现为: 上塔压力由42kPa 上升到62kPa , 上塔下段阻力由正常的5～6kPa 上升到满量程(16kPa) 。氧气出塔压力远高于正常值, 氮气、污氮气出塔压力又远低于正常值,氧气纯度急速下降到68 %O2 。据此判断上塔发生了液悬故障。
此时的工况很难操作, 若要降低上塔压力, 需尽量开大氧、氮和污氮出塔阀门, 而此时氮和污氮的出塔阀门已开到最大, 氧气流量也已达到6600m3 / h , 若再开大氧气出塔阀, 氧气纯度会更低。后续生产又要求氧气量最低必须保证5100m3 / h , 所以氧气产量也不能压得太低。
2 　液悬产生的原因
液悬产生的原因可以从以下3 个方面进行分析: ①设计、制造和安装方面存在缺陷; ②空分设备运转周期过长, 水、二氧化碳或焊渣等杂质堵塞填料通道或液体分配器等; ③对于刚开始运转的空分设备来说, 造成这次液悬故障的直接原因显然是操作不合理。操作不合理造成液悬有两个条件: ①操作幅度过大使得上升蒸汽增加; ②回流液体增加过多。因此, 恢复空分设备正常工况的措施为: 减少上升蒸汽或回流液体。
3 　液悬故障处理措施
制氩系统停运后, 由于氩馏分流量由正常的6500m3 / h 降为0 , 这部分气体要全部进入上塔, 粗氩冷凝器也不再需要液空, 这部分液体也全部回流上塔。现在整个上塔内的上升蒸汽有: ①主冷蒸发的氧气; ②进入上塔的膨胀空气。整个上塔内的回流液体有: ①节流进上塔的液氮; ②节流进上塔的液空。这几项中液氮仅对上塔上段阻力有影响, 对上塔下段阻力无直接影响, 可以排除。
于是, 首先决定从以下两个方面入手解决:(1) 关小液氮回流下塔阀V6 , 把进塔气量由33000m3 / h 减少到26000m3 / h , 以减少主冷负荷。但除上塔压力稍降外, 其余效果不明显。
(2) 把氩塔的所有吹除阀打开, 以减少提馏段的上升蒸汽。但由于制氩系统运行时, 这里的抽气量在7200m3 / h 以上, 现在排气量在500m3 / h 左右,根本无济于事, 还得从减少回流液体量入手。上塔结构及物料进出口如图1 所示。在察看过程中发现与A7 相通的粗氩冷凝器压力为47kPa 左右, 与上塔底部压力取样点A2 的差值有15kPa 左右。也就是说, 上塔提馏段的阻力几乎都在图1 的Ⅱ段。Ⅱ段中有个缩径, 由于未抽取氩馏分, 此部分气体要全部作为上升气体, 这样过多的上升气体和过多的回流液在此缩径相遇, 因此可以判定液悬就发生在这一段。此段中的回流液是从A9 液空入口流下的。如果回流液尽量在Ⅰ段蒸发掉, 就可缓解Ⅱ段的负荷。
于是又采取了两步措施。第一步: 把原先旁通的1500m3 / h 膨胀空气缓慢地通过A6 膨胀空气入口送入上塔。估计是回流液太多的缘故, 除上塔下部压力有点降低外, 其余工况并没好转。于是实施第二步: 把液空从吹除阀处通过残液蒸发器排掉一部分, 此时液空节流进上塔阀LCV1 的开度明显减小。几分钟后, 上塔下段阻力有了变化, 慢慢低于16kPa 。半个小时后, 上塔下段阻力逐渐下降至6kPa 左右, 上塔底部压力降为39kPa 左右, 此时液悬故障基本消除。
4 　结束语
由于后续系统对气量的严格要求, 氧气产量不能太低, 在加工空气量减少的情况下, 既要保证氧气产量, 又要保证氧气纯度, 还得消除液悬, 这是个很矛盾的过程, 需要探索出一个合适的加工空气量, 有待在操作过程中继续探索。

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