粗氩液化器液氮阀阀后管道泄漏判断及处理.doc

粗氩液化器液氮阀阀后管道泄漏的判断和处理

摘要：对1#KDON-15000/15000型空分设备粗氩液化器冷源液氮阀后管道大量漏液的处理过程进行了详细描述，对粗氩液化器不能正常投运，提出了解决方法。
关健词：大型空分设备；氩系统；粗氩液化器；液体泄漏

五矿集团营口中板厂1#KDON-15000/15000型空分设备由杭氧集团公司设计制造，采用分子筛净化，增压膨胀空气进上塔，全精馏无氢制氩，内压缩流程，DCS集散控制系统。2003年投产，投产后直至此次问题出现之前氧气、氮气、氩气的产量及纯度均达标。

KDON-15000/15000型空分设备制氩系统流程简图
1、前言
本套设备于2010年6月 17 日停运，2010年9月13 日再次投入生产。空分系统通过大加热、冷却、积液、正常调整等阶段，于2010年9月19日正式出氧。出氧后根据公司的生产按排，制氧机组处于减量运行状态，空气量60000 Nm³/h～ 65000Nm³/h（设计空气量77000Nm³/h），氧气产量12000Nm³/h左右，氮气量13000Nm³/h。由于减量运行，从主塔抽出氩馏份气内氧、氮含量比正常时有很大变化，氩系统低氩馏份、低负荷仍不能使粗氩含氮降下来，后来通过对主塔工况的调整，包括膨胀空气少量旁通、调整V2、V3等方法来改变液空、污液氮纯度，使液空、污液氮大幅偏离设计值，从而消除因减量运行对氩馏份中氧、氮含量偏离设计值较大的影响，在一周后终于AI705提至接98.5%，投入粗氩液化器，投入精氩塔。
2、故障现象与分析
2010年10月7日投入精氩塔运行，氩提取量为300 Nm³/h。第二天发现空分塔冷箱西侧15 m至20m中间部位出现大面积结霜现象，宽大约3 m～5m，高大约5 m～6m，而且霜的痕迹显现了塔皮内钢结构框架的形状，明显为低温液体顺塔皮内钢构框架流淌造成的冷箱结箱。
在结霜部位上方有如下几个液体阀门：手动阀V702（粗氩冷凝器液氩回流阀）、手动阀V704（粗氩冷凝器液空恒流阀）、气动调节阀V711（粗氩液化器液氮调节阀）、气动调节阀V706（精氩冷凝器液氮调节阀）、手动阀V714（精氩冷凝器液氩回流阀）。根据施工图纸确定空分塔西侧结箱位置内部管道布置稀少，所以我们判断为上述几台阀门或阀门前后管道出了问题。此时有操作人员反映，V711阀的开度此次投产要比以前也就是6月17日停运前大很多，数据见表

粗氩Ⅱ塔压力
工艺氩取量
V711开度
粗氩液化器氩侧压力
停车前
20～26Kpa
≈450 Nm³/h
13%～15%
18～24Kpa
目前
21～27Kpa
≈300 Nm³/h
35%～40%
20～26Kpa
粗氩取量降低，其他数据变化很小而V711开度却大幅增加，再根据结箱情况，我们暂时判断为V711阀发生了问题。
3、临时处理
首先对结霜塔皮直接加蒸汽解冻，随后采取了在结霜位置上方液体阀门V711阀下方开孔直接向塔内吹入干燥常温气的方法，希望让泄漏的液体直接气化，以防止低温液体冻坏塔皮和继续下流对下部设备以及塔基造成伤害。可是通过多日对其通入气位置和吹入深度以及气量的调整，塔皮结霜的现象虽有缓解，但无法真正消除。而且塔基温度在逐渐下降至-80℃，在判断不了是否为此漏点造成影响的情况下只能切除精氩系统。
粗氩液化器和精氩塔切除的第二天，塔皮上的结霜现象消除，据此进一步确认为 V711阀后泄漏。
4、分析
4.1切除精氩系统后我们面临了很尴尬的局面：
一、粗氩系统不能切，因为不抽取氩馏份，不利于氧、氮的分离，会严重影响上塔的精馏工况，降低氧、氮产品的纯度，降低氧的提取率。
二、粗氩系统不切，就要从V712排出粗氩气,会造成能耗和冷量的白白浪费。
三、液氩的市场需求量很大，销售价很高，不生产会给公司利益带来很大的损失。
这些不于因素迫使我们不得不考虑其解决方案。扒砂大修，耗资大、历时长会影响公司生产；能不能不开V711阀直接投入精氩运行？将粗氩液化器视为一条管道使用？
4.2精氩塔工作过程分析
分析精氩系统的工作过程：在精氩冷凝器中液氮将氩蒸汽冷凝作为精氩塔上部回流液,在粗氩液化器中液氮将粗氩Ⅱ塔来工艺氩气液化并通过重力的作用流至精氩塔中部作为精氩塔下部回流液与精氩蒸发器中被压力氮气汽化的大部分氩和微量氮蒸汽作为上升蒸汽进行热质交换，没有冷凝的氮气被通过V751排出。
从中看出粗氩液化器与精氩冷凝器都是为精氩塔制造回流液，只不过制造出的回流液供给的位置不同，能否将两个设备的工作交给一个设备做，也就是说将粗氩液化器看作是一个管道，将工艺氩直接抽入精氩塔作为精氩塔上部的上升蒸汽,而纯氩液化器中被压力氮气蒸发的大部分氩和微量氮蒸汽作为精氩塔下部的上升蒸气，与由纯氩冷凝器被液氮冷凝下来的液氩作为整个精氩塔的回流液。精氩蒸发器中汽化的蒸汽通过通过精氩塔中部后虽所剩无几，但蒸汽中的不凝氮气几乎不会被冷凝，会一直上升至纯氩液化器直至被V751排出。精氩塔的工作方式改变如下图:

4.3难点：
一、粗氩Ⅱ塔至粗氩液化器之间的管道为∮110mm，而粗氩液化器至精氩塔的管道为∮45mm，到底能抽多少量，不可预知。
二、精氩塔的回流液完全来自纯氩冷凝器，势必增加精氩塔上半部和精氩冷凝器工作负荷，精氩冷凝器液氮量要增加多少，精氩塔上半部和精氩冷凝器能负荷多少还需摸索和尝试。
三、纯氩蒸发器只为精氩塔下部提供上升汽，就要减少他的工作负荷，减多少也需要摸索和尝试。
5、切除粗氩液化器后，精氩塔投运的效果
有了理论基础，虽有困难也要大胆尝试，于10月19日再次投入精氩塔，控制精氩塔上部压力为17～22Kpa，抽取粗氩气200 Nm³/h左右，调整V707控制精氩塔阻力至正常水平，化验分析产品氩纯度，含氧、氮均达标。在之后的几天里，逐渐降低精氩塔上部压力，在保证产品纯度的前提下，----现产液氩400 Nm³/h，为设计值的80%。这样一来，使正常生产氩气或V711阀后严重漏液只能选其一的局面得到彻底解决，保证了大修之前的正常生产。
6、结束语
随着设备使用年限的增加，各种困绕生产的问题会越来越多，如何处理解决好，不但要靠丰富的经验和不断的学习，更需要去用心思考。只有这样，才能保证制氧机的长期、稳定运行。