主换热器通道珠光砂堵塞的分析和处理

 主换热器通道珠光砂堵塞的分析和处理
                                    彭庆国
             (山东海化煤业化工有限公司,山东省枣庄市薛城区临泉路68号　277000)
    摘要：说明主换热器氮气通道被珠光砂堵塞的经过和大加温后空分设备的运行情况,介绍采 用分子筛吸附器出口的干燥空气吹扫氮气通道排除故障的方法。
    关键词：空分设备;主换热器;珠光砂;堵塞;吹除
    中图分类号：TQ116·11　文献标识码:B
    山东海化煤业化工有限公司(以下简称:海化 煤化公司)为10万t/a甲醇生产装置配套的 6000m3/h空分设备,采用分子筛吸附净化、增压 膨胀和规整填料上塔的全低压流程,自2006年1 月投产以来,一直运行正常。
    1　故障经过
    海化煤化公司所在地环境污染严重,空分设备使用的循环水水质太差,致使水冷塔上部分布器及散装的填料有明显堵塞现象,水冷塔冷却效果明显变差。2008年4月16日上午,随着后序甲醇生产系统停车大修,空分设备也随即进行停车检修,清理水冷塔。由于不同工序间协调上出现问题,操作人员忽略了在氮气出口管道上所连接的1台15000m3/h活塞式氮压机,在整套空分设备停车的情况下,其仍保持运行状态。20: 30左右,才发 现这一情况并停运氮压机。检修后再次启动空分设备,就出现了氮气送出管道阻力大、出冷箱压力低、氮气流量小和主换热器热端温差大(最大值达 到8℃)等问题,主冷液氧液位始终无法维持。于 4月17日晚上停运膨胀机,整套空分设备同时停车加温。4月20日06: 30,再次启动空分设备后 工况仍无明显好转,被迫停车。
    2　故障原因分析
    根据DCS控制系统上的参数变化趋势初步分 析,上塔压力一直不显示为负压,下塔一直保持着 正压的状态。并且在此期间,氮气出口管道经氮压 机吸入阀与氮压机直接相连,氮压机吸入阀处于开 启状态,氮气调节阀V107处于关闭状态。污氮出 口管道经气动调节阀V109与水冷塔也直接相连, V109阀处于关闭状态。上塔及氮气管道被抽成负 压,环境空气被反吸入管道中,其中的水分在板翅 式换热器或管道内结冰,使管道阻力增大,出现故障。
    决定对冷箱进行扒砂,做彻底检修。扒砂完成 后发现:
    (1)测量上塔顶部压力的Φ10mm铝管正处于 冷箱顶部珠光砂装填口下部,没有绕开装填口,并 且上部保护的角钢焊接不牢固。
    (2)在装填珠光砂时,没有按要求在装填口罩 上保护篦子,在冷箱内还有整袋珠光砂,整袋珠光 砂在下落过程中砸断上塔顶部测压管道。
因上部测压管道被砸断,加上空分设备停车时 出现负压,珠光砂从管道断口处被抽入精馏塔内。 由于氮压机在空分设备停车后一直运行,所以氮气 通道被珠光砂严重堵塞。
    3　处理过程
    为了彻底排除故障,恢复空分设备正常生产采取了以下措施:
    (1)整体切割上塔下部,即从膨胀空气入口下部分布器处将上塔割开,用300t的吊车吊出切割下来的上塔部分,检查填料堵塞情况。发现上塔填料中仅有微量珠光砂。简单敲击处理后,重新吊入冷箱焊接恢复。
    (2)精馏塔内的珠光砂已排尽,接下来集中处理主换热器及过冷器的氮气通道。首先尝试的方法是:分别切开氮气过冷器及主换热器的上、下接 口,用DN40mm橡胶管接入0·5MPa的仪表空气 进行吹除。氮气通道内尽管吹出了一定量的珠光砂,但焊接恢复后,按正常操作加温吹扫时,发现 当上塔压力上升至49kPa时,氮气通道阻力仍为40kPa,仪表空气吹扫失败。
    (3)在使用仪表空气吹扫失败的情况下,通过公司领导、技术人员共同协商,再与板翅式换热器生产厂家、安装厂家技术人员交流后,先将主换热器氮气通道上部的焊接恢复,下部接口割开使其呈开放状态,因其处于开放状态不会超压,在此基础上将分子筛吸附器出口干燥空气在控制阀V1217 后(以方便控制流量)接入氮气管道,缓慢反吹。
    通过现场安装的压力表观察,将吹扫压力控制在主 换热器的试压压力之下。当干燥空气流量为 20000m3/h时,吹出大量珠光砂。干燥空气反吹维 持了12小时, 12小时后通过主换热器前后的压力 表观察,其阻力为15kPa,可见,干燥空气吹扫成 功。然后将主换热器前至过冷器后的氮气管道焊接 恢复,用同样的方法继续吹扫。在吹出大量珠光砂 后,再继续吹扫12小时。之后主换热器与过冷器 氮气通道阻力之和不大于20kPa (在加温吹扫状 态),可见,用干燥空气吹扫氮气通道成功。
    吹扫结束、焊接恢复以后,按正常程序(试 压、裸冷及装填珠光砂)开车,空分设备各项工艺 参数恢复至原始状态,氧气产量6000m3/h,纯度 99·7%,液氧日产量4t,氮气流量、纯度均达标, 空分设备恢复了正常运行。
    4　注意事项
    (1)由于板翅式换热器氮气通道阻塞较严重, 吹扫气量小,珠光砂难以带出,故在不超压情况下用入塔干燥空气以20000m3/h的流量吹扫。
    (2)大流量气体吹扫对板翅式换热器有可能造成一定的伤害,故在操作过程中务必谨慎操作,密切关注吹扫压力。
    5　结束语
    如果板翅式换热器内的珠光砂不被吹出,就必须更换换热器,这不仅造价高昂,而且工期漫长。这次故障处理是一次成功的尝试,希望给同行带来启发。