主換熱器通道珠光砂堵塞的分析和處理
彭慶國
(山東海化煤業(yè)化工有限公司,山東省棗莊市薛城區(qū)臨泉路68號 277000)
摘要：說明主換熱器氮氣通道被珠光砂堵塞的經(jīng)過和大加溫后空分設(shè)備的運行情況,介紹采 用分子篩吸附器出口的干燥空氣吹掃氮氣通道排除故障的方法。
關(guān)鍵詞：空分設(shè)備;主換熱器;珠光砂;堵塞;吹除
中圖分類號：TQ116·11 文獻標(biāo)識碼:B
山東海化煤業(yè)化工有限公司(以下簡稱:海化 煤化公司)為10萬t/a甲醇生產(chǎn)裝置配套的 6000m3/h空分設(shè)備,采用分子篩吸附凈化、增壓 膨脹和規(guī)整填料上塔的全低壓流程,自2006年1 月投產(chǎn)以來,一直運行正常。
1 故障經(jīng)過
海化煤化公司所在地環(huán)境污染嚴(yán)重,空分設(shè)備使用的循環(huán)水水質(zhì)太差,致使水冷塔上部分布器及散裝的填料有明顯堵塞現(xiàn)象,水冷塔冷卻效果明顯變差。2008年4月16日上午,隨著后序甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)停車大修,空分設(shè)備也隨即進行停車檢修,清理水冷塔。由于不同工序間協(xié)調(diào)上出現(xiàn)問題,操作人員忽略了在氮氣出口管道上所連接的1臺15000m3/h活塞式氮壓機,在整套空分設(shè)備停車的情況下,其仍保持運行狀態(tài)。20: 30左右,才發(fā) 現(xiàn)這一情況并停運氮壓機。檢修后再次啟動空分設(shè)備,就出現(xiàn)了氮氣送出管道阻力大、出冷箱壓力低、氮氣流量小和主換熱器熱端溫差大(最大值達 到8℃)等問題,主冷液氧液位始終無法維持。于 4月17日晚上停運膨脹機,整套空分設(shè)備同時停車加溫。4月20日06: 30,再次啟動空分設(shè)備后 工況仍無明顯好轉(zhuǎn),被迫停車。
2 故障原因分析
根據(jù)DCS控制系統(tǒng)上的參數(shù)變化趨勢初步分 析,上塔壓力一直不顯示為負壓,下塔一直保持著 正壓的狀態(tài)。并且在此期間,氮氣出口管道經(jīng)氮壓 機吸入閥與氮壓機直接相連,氮壓機吸入閥處于開 啟狀態(tài),氮氣調(diào)節(jié)閥V107處于關(guān)閉狀態(tài)。污氮出 口管道經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥V109與水冷塔也直接相連, V109閥處于關(guān)閉狀態(tài)。上塔及氮氣管道被抽成負 壓,環(huán)境空氣被反吸入管道中,其中的水分在板翅 式換熱器或管道內(nèi)結(jié)冰,使管道阻力增大,出現(xiàn)故障。
決定對冷箱進行扒砂,做徹底檢修。扒砂完成 后發(fā)現(xiàn):
(1)測量上塔頂部壓力的Φ10mm鋁管正處于 冷箱頂部珠光砂裝填口下部,沒有繞開裝填口,并 且上部保護的角鋼焊接不牢固。
(2)在裝填珠光砂時,沒有按要求在裝填口罩 上保護篦子,在冷箱內(nèi)還有整袋珠光砂,整袋珠光 砂在下落過程中砸斷上塔頂部測壓管道。
因上部測壓管道被砸斷,加上空分設(shè)備停車時 出現(xiàn)負壓,珠光砂從管道斷口處被抽入精餾塔內(nèi)。 由于氮壓機在空分設(shè)備停車后一直運行,所以氮氣 通道被珠光砂嚴(yán)重堵塞。
3 處理過程
為了徹底排除故障,恢復(fù)空分設(shè)備正常生產(chǎn)采取了以下措施:
(1)整體切割上塔下部,即從膨脹空氣入口下部分布器處將上塔割開,用300t的吊車吊出切割下來的上塔部分,檢查填料堵塞情況。發(fā)現(xiàn)上塔填料中僅有微量珠光砂。簡單敲擊處理后,重新吊入冷箱焊接恢復(fù)。
(2)精餾塔內(nèi)的珠光砂已排盡,接下來集中處理主換熱器及過冷器的氮氣通道。首先嘗試的方法是:分別切開氮氣過冷器及主換熱器的上、下接 口,用DN40mm橡膠管接入0·5MPa的儀表空氣 進行吹除。氮氣通道內(nèi)盡管吹出了一定量的珠光砂,但焊接恢復(fù)后,按正常操作加溫吹掃時,發(fā)現(xiàn) 當(dāng)上塔壓力上升至49kPa時,氮氣通道阻力仍為40kPa,儀表空氣吹掃失敗。
(3)在使用儀表空氣吹掃失敗的情況下,通過公司領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員共同協(xié)商,再與板翅式換熱器生產(chǎn)廠家、安裝廠家技術(shù)人員交流后,先將主換熱器氮氣通道上部的焊接恢復(fù),下部接口割開使其呈開放狀態(tài),因其處于開放狀態(tài)不會超壓,在此基礎(chǔ)上將分子篩吸附器出口干燥空氣在控制閥V1217 后(以方便控制流量)接入氮氣管道,緩慢反吹。
通過現(xiàn)場安裝的壓力表觀察,將吹掃壓力控制在主 換熱器的試壓壓力之下。當(dāng)干燥空氣流量為 20000m3/h時,吹出大量珠光砂。干燥空氣反吹維 持了12小時, 12小時后通過主換熱器前后的壓力 表觀察,其阻力為15kPa,可見,干燥空氣吹掃成 功。然后將主換熱器前至過冷器后的氮氣管道焊接 恢復(fù),用同樣的方法繼續(xù)吹掃。在吹出大量珠光砂 后,再繼續(xù)吹掃12小時。之后主換熱器與過冷器 氮氣通道阻力之和不大于20kPa (在加溫吹掃狀 態(tài)),可見,用干燥空氣吹掃氮氣通道成功。
吹掃結(jié)束、焊接恢復(fù)以后,按正常程序(試 壓、裸冷及裝填珠光砂)開車,空分設(shè)備各項工藝 參數(shù)恢復(fù)至原始狀態(tài),氧氣產(chǎn)量6000m3/h,純度 99·7%,液氧日產(chǎn)量4t,氮氣流量、純度均達標(biāo), 空分設(shè)備恢復(fù)了正常運行。
4 注意事項
(1)由于板翅式換熱器氮氣通道阻塞較嚴(yán)重, 吹掃氣量小,珠光砂難以帶出,故在不超壓情況下用入塔干燥空氣以20000m3/h的流量吹掃。
(2)大流量氣體吹掃對板翅式換熱器有可能造成一定的傷害,故在操作過程中務(wù)必謹(jǐn)慎操作,密切關(guān)注吹掃壓力。
5 結(jié)束語
如果板翅式換熱器內(nèi)的珠光砂不被吹出,就必須更換換熱器,這不僅造價高昂,而且工期漫長。這次故障處理是一次成功的嘗試,希望給同行帶來啟發(fā)。
彭慶國
(山東海化煤業(yè)化工有限公司,山東省棗莊市薛城區(qū)臨泉路68號 277000)
摘要：說明主換熱器氮氣通道被珠光砂堵塞的經(jīng)過和大加溫后空分設(shè)備的運行情況,介紹采 用分子篩吸附器出口的干燥空氣吹掃氮氣通道排除故障的方法。
關(guān)鍵詞：空分設(shè)備;主換熱器;珠光砂;堵塞;吹除
中圖分類號：TQ116·11 文獻標(biāo)識碼:B
山東海化煤業(yè)化工有限公司(以下簡稱:海化 煤化公司)為10萬t/a甲醇生產(chǎn)裝置配套的 6000m3/h空分設(shè)備,采用分子篩吸附凈化、增壓 膨脹和規(guī)整填料上塔的全低壓流程,自2006年1 月投產(chǎn)以來,一直運行正常。
1 故障經(jīng)過
海化煤化公司所在地環(huán)境污染嚴(yán)重,空分設(shè)備使用的循環(huán)水水質(zhì)太差,致使水冷塔上部分布器及散裝的填料有明顯堵塞現(xiàn)象,水冷塔冷卻效果明顯變差。2008年4月16日上午,隨著后序甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)停車大修,空分設(shè)備也隨即進行停車檢修,清理水冷塔。由于不同工序間協(xié)調(diào)上出現(xiàn)問題,操作人員忽略了在氮氣出口管道上所連接的1臺15000m3/h活塞式氮壓機,在整套空分設(shè)備停車的情況下,其仍保持運行狀態(tài)。20: 30左右,才發(fā) 現(xiàn)這一情況并停運氮壓機。檢修后再次啟動空分設(shè)備,就出現(xiàn)了氮氣送出管道阻力大、出冷箱壓力低、氮氣流量小和主換熱器熱端溫差大(最大值達 到8℃)等問題,主冷液氧液位始終無法維持。于 4月17日晚上停運膨脹機,整套空分設(shè)備同時停車加溫。4月20日06: 30,再次啟動空分設(shè)備后 工況仍無明顯好轉(zhuǎn),被迫停車。
2 故障原因分析
根據(jù)DCS控制系統(tǒng)上的參數(shù)變化趨勢初步分 析,上塔壓力一直不顯示為負壓,下塔一直保持著 正壓的狀態(tài)。并且在此期間,氮氣出口管道經(jīng)氮壓 機吸入閥與氮壓機直接相連,氮壓機吸入閥處于開 啟狀態(tài),氮氣調(diào)節(jié)閥V107處于關(guān)閉狀態(tài)。污氮出 口管道經(jīng)氣動調(diào)節(jié)閥V109與水冷塔也直接相連, V109閥處于關(guān)閉狀態(tài)。上塔及氮氣管道被抽成負 壓,環(huán)境空氣被反吸入管道中,其中的水分在板翅 式換熱器或管道內(nèi)結(jié)冰,使管道阻力增大,出現(xiàn)故障。
決定對冷箱進行扒砂,做徹底檢修。扒砂完成 后發(fā)現(xiàn):
(1)測量上塔頂部壓力的Φ10mm鋁管正處于 冷箱頂部珠光砂裝填口下部,沒有繞開裝填口,并 且上部保護的角鋼焊接不牢固。
(2)在裝填珠光砂時,沒有按要求在裝填口罩 上保護篦子,在冷箱內(nèi)還有整袋珠光砂,整袋珠光 砂在下落過程中砸斷上塔頂部測壓管道。
因上部測壓管道被砸斷,加上空分設(shè)備停車時 出現(xiàn)負壓,珠光砂從管道斷口處被抽入精餾塔內(nèi)。 由于氮壓機在空分設(shè)備停車后一直運行,所以氮氣 通道被珠光砂嚴(yán)重堵塞。
3 處理過程
為了徹底排除故障,恢復(fù)空分設(shè)備正常生產(chǎn)采取了以下措施:
(1)整體切割上塔下部,即從膨脹空氣入口下部分布器處將上塔割開,用300t的吊車吊出切割下來的上塔部分,檢查填料堵塞情況。發(fā)現(xiàn)上塔填料中僅有微量珠光砂。簡單敲擊處理后,重新吊入冷箱焊接恢復(fù)。
(2)精餾塔內(nèi)的珠光砂已排盡,接下來集中處理主換熱器及過冷器的氮氣通道。首先嘗試的方法是:分別切開氮氣過冷器及主換熱器的上、下接 口,用DN40mm橡膠管接入0·5MPa的儀表空氣 進行吹除。氮氣通道內(nèi)盡管吹出了一定量的珠光砂,但焊接恢復(fù)后,按正常操作加溫吹掃時,發(fā)現(xiàn) 當(dāng)上塔壓力上升至49kPa時,氮氣通道阻力仍為40kPa,儀表空氣吹掃失敗。
(3)在使用儀表空氣吹掃失敗的情況下,通過公司領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員共同協(xié)商,再與板翅式換熱器生產(chǎn)廠家、安裝廠家技術(shù)人員交流后,先將主換熱器氮氣通道上部的焊接恢復(fù),下部接口割開使其呈開放狀態(tài),因其處于開放狀態(tài)不會超壓,在此基礎(chǔ)上將分子篩吸附器出口干燥空氣在控制閥V1217 后(以方便控制流量)接入氮氣管道,緩慢反吹。
通過現(xiàn)場安裝的壓力表觀察,將吹掃壓力控制在主 換熱器的試壓壓力之下。當(dāng)干燥空氣流量為 20000m3/h時,吹出大量珠光砂。干燥空氣反吹維 持了12小時, 12小時后通過主換熱器前后的壓力 表觀察,其阻力為15kPa,可見,干燥空氣吹掃成 功。然后將主換熱器前至過冷器后的氮氣管道焊接 恢復(fù),用同樣的方法繼續(xù)吹掃。在吹出大量珠光砂 后,再繼續(xù)吹掃12小時。之后主換熱器與過冷器 氮氣通道阻力之和不大于20kPa (在加溫吹掃狀 態(tài)),可見,用干燥空氣吹掃氮氣通道成功。
吹掃結(jié)束、焊接恢復(fù)以后,按正常程序(試 壓、裸冷及裝填珠光砂)開車,空分設(shè)備各項工藝 參數(shù)恢復(fù)至原始狀態(tài),氧氣產(chǎn)量6000m3/h,純度 99·7%,液氧日產(chǎn)量4t,氮氣流量、純度均達標(biāo), 空分設(shè)備恢復(fù)了正常運行。
4 注意事項
(1)由于板翅式換熱器氮氣通道阻塞較嚴(yán)重, 吹掃氣量小,珠光砂難以帶出,故在不超壓情況下用入塔干燥空氣以20000m3/h的流量吹掃。
(2)大流量氣體吹掃對板翅式換熱器有可能造成一定的傷害,故在操作過程中務(wù)必謹(jǐn)慎操作,密切關(guān)注吹掃壓力。
5 結(jié)束語
如果板翅式換熱器內(nèi)的珠光砂不被吹出,就必須更換換熱器,這不僅造價高昂,而且工期漫長。這次故障處理是一次成功的嘗試,希望給同行帶來啟發(fā)。
