栗艳敏
摘要：15000m³/h空分停车后，在开反流气进入主换前三个吹除阀释放上塔压力时，从反流气管道中排放出大量液体，本文介绍了液体出现的原因，危害，及预防措施。
关键词：反流气、释放上塔压力、饱和温度、下塔压力、液化。
前言：
豫光金铅股份公司制氧厂KDONAr-15000/4000/500型空分设备（简称15000m³/h空分设备），采用分子筛吸附净化，增压透平膨胀机制冷，全精馏制氩，常规外压缩流程。
经过上塔精馏得到的氮气，与污氮气在过冷器中与下塔来的液空，液氮换热后进入主换热器，在主换热器中与正流空气换热后出塔。上塔精馏得到的氧气，直接进入主换热器与正流空气换热后出塔。在氮气，污氮气，氧气进入主换热器前管道上各设置一个吹除阀。
空分停车后，由于分馏塔中液体的不断气化，导致上塔压力升高。如果采用反流气出塔阀门控制分馏塔压力，因为没有正流空气回收冷量，会造成主换热器冷区上移，导致出塔气体温度降低，严重会造成出塔管道结霜，冻裂。
制氩系统的工艺氩放空阀V762与上塔相连通且不经过主换，很适合释放上塔压力。 当分馏塔压力升高时，15000m³/h空分一直采用在工艺氩放空阀V762处释放压力。该阀为气动调节阀，在分馏塔40米高度。
1.反流气管道排出液体的现象：
15000空分从2013年12月试产以来一直运行正常。到2015年3月之间系统因为供电故障造成三次停车。在每次停车后会出现一个共同现象。就是上塔压力升高，氮气，污氮气，氧气出塔压力也随着升高，采用工艺氩放空阀V762释放压力，上塔压力下降，但氧气，氮气，污氮气出塔压力并没有变化。当时分析原因是压力显示故障，加上每次开车后都正常，所以没有引起注意。
2015年8月，用气单位检修，15000空分停车。因为仪表气管路需要改造，不能为工艺氩放空阀V762提供仪表气。加上V762在分馏塔上位置偏高，用手摇机械限位控制该阀门，不方便也不安全。随计划找一个不经过主换热器，且在分馏塔上位置不高，方便释放分馏塔压力的地方。经过讨论比对，确定采用氮气，污氮气，氧气进主换前的三个吹除阀门处进行分馏塔压力释放。
停车后，随着分馏塔液体的不断气化，上塔压力逐渐升高，前期采用工艺氩放空阀V762进行压力释放，后来停仪表空压机后随即打开氧气进主换热器前吹除阀，进行压力释放。先是从氧吹除阀处排出大量冷气，一段时间后从阀门处断续喷出液体，一会有连续液体从吹除阀处排出。为了防止冻坏地基和冷箱板，立即关闭该吹除阀。 随后又打开污氮和氮气进主换热器前吹除阀，同样也是先排出大量冷气，然后断续喷出液体，随后呈连续液体排出，为了防止冻坏地基和冷箱板 ，立即关闭这两个吹除阀。找来木板对三个吹除阀处冷箱板与地基进行遮挡，又找来引流槽把三个吹除阀处液体引流到安全地方。然后缓慢开这三个吹除阀。当三个吹除阀出液后，为了安全适当关小吹除阀，控制出液量。两个小时后，三个吹除阀处的连续液体，才呈气液夹带状态，上塔压力也开始下降。
2 反流气管道存在液体的原因查找：
2.1过冷器存在泄漏，导致液空，液氮进入氮气，污氮气管道；
正常工作中液空，液氮压力高于氮气和污氮气压力，如果存在泄漏，氮气，污氮气纯度上应该反映出来，停车前工况正常，氮气纯度与污氮纯度正常，停车过程中压力控制平稳，且停车后液空液氮压力远远低于正常工作压力，加上排出液体量比较大，所以液空液氮泄漏的可能性不大；
2.2停车后主冷液位高，液体进入氧气管道后落到主换底部；
假如停车前主冷液位显示偏低实际液位偏高，加上停车后，上塔填料上液体与粗氩二塔液体回流主冷，造成主冷液位高，当液位高过氧气抽口位置，液体会经过氧气抽口进入氧气管道，然后落到主换底部。
2.3反流气液化；
停车后，分馏塔液体不断气化，因为氮气为易挥发组分，所以气相介质中组分含氮比较高，前期采用工艺氩放空V762阀释放上塔压力，氮组分会过多排出分馏塔，这导致上塔气体氧浓度逐渐上涨。因为上塔与反流气管道相连，一段时间后上塔与反流气管道里的氧，氮，氩三种气体会自发的均匀的混合。这样以来原本含氧低的氮气与污氮气反流气通道氧浓度逐渐升高。
查看停车后趋势图 ，发现空气进下塔温度由正常的-174℃下降至-191.2℃，远远低于氧，氩的液化温度，加上主换热器，下塔，过冷器相连通，它们内部介质会自发的进行热传递，空气进下塔温度降低至-191.2℃，那么主换热器底部与过冷器温度一定会低于氧，氩的液化温度。这些反流气管道中的氧，氩组分，在主换热器底部和过冷器中会被液化，这些被液化的液体会自发的流到主换底部，积存在氧，氮，污氮管道中。
3.空气进下塔温度降低的原因分析：
查看停车后的趋势图，发现空气进下塔温度TI1下降趋势与下塔压力下降趋势一致。（如图所示）
分析原因是停车后下塔顶部含氮高的低温液体落到下塔底部，这导致下塔液空温度降低，同时由于空气进上塔阀门没有关，下塔压力不断向上塔释放，下塔液空对应饱和温度也逐渐降低，当下塔压力降低到0.043MP时，TI1温度也随之降低至-191.2℃。在下塔压力向上塔释放过程中，冷量也源源不断的经过过冷器进入上塔 氮气和污氮气管道里的氧组分在过冷器中不断被液化然后落到主换底部。
4 反流气出塔压力与上塔压力变化不一致的原因分析
15000m³/h空分设备每次停车后都会出现上塔压力在工艺氩放空V762处释放，上塔压力下降而反流气出塔压力却不变化的现象。分析原因是大量液体积存在主换热器底部并在此处形成液封，使上塔与反流气出塔不再连通，加上出塔气体控制阀密封性能好，这就是造成上塔压力下降而出塔反流气压力却不下降的原因。
5. 反流气管道存在液体的危害：
从三个吹除阀处排的液体量判断，有大量液体积存在主换的反流气管道里。如果开车导气过程中，在主换热器中温度相对高的正流空气与反流气管道中的液体换热，会造成这些液体瞬间大量气化。压力突然升高，加上换热器空间狭小，极有可能发生爆炸事故。
6.预防措施
为了防止反流气管道里的液体在开车过程中大量气化造成事故，15000m³/h空分设备每次开车前会开氮气，污氮气，氧气三个反流气进入主换前的三个吹除阀，排净管道中的液体。
结束语
笔者收集其他单位多套空分的相关参数，发现每次停车后空气进入下塔温度都有不同程度的下降，如果空气进入下塔的温度低于氧，氩的液化温度，同时出现反流气出塔压力与上塔压力反应趋势不一致就应该引起足够重视。如果空分设置有反流气进入主换前的吹除阀，建议开车前对该吹除阀进行吹除防范于未然。有的空分如果出现上述现象，却没有设置这些吹除阀，建议排净下塔液空消除冷源，防止反流气体液化，但这样会造成极大的浪费，可以在停车前，开大液空进上塔阀门，把液空过多打入上塔，这样可以减少液空的排放量。
作者简介：栗艳敏，女，1978年生，毕业于河南省三门峡市黄金公司技工学校，从事空分操作19年，现30000m³/h空分运行班长。
联系客服
