大型空分高压板式换热器氧通道堵塞原因及分析

薛令光，曹镇海,马明娟

(鄂尔多斯市国泰化工有限公司, 内蒙古 鄂尔多斯 独贵塔拉工业园区 017418)

大型空分高压板式换热器氧通道堵塞原因及分析

薛令光，曹镇海*,马明娟

(鄂尔多斯市国泰化工有限公司, 内蒙古 鄂尔多斯 独贵塔拉工业园区 017418)

通过分析高压板式换热器运行工况，阐述了板式换热器氧通道堵塞的原因及分析。

大型空分；高压板式换热器；氧通道；堵塞

昊华能源鄂尔多斯市国泰化工有限公司为实现能源转化，年产40万t甲醇装置的项目建设需配一套60 000 Nm3/h等级空分设备，由杭州杭氧股份有限公司成套供货。装置配套西门子股份公司SST-600(HNK40/63)型汽轮机、STC-GV(160-7)型多轴一体式压缩机，采用大型卧式分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏内压缩流程，压缩机组和空分装置分别采用ITCC 和DCS操作系统。

空分装置于2015年4月27日成功试车出氧。在试车运行期间，装置整体运行稳定。2016年8月，按公司计划化工装置停车检修，空分氧气减量放空运行，后因9.8 MPa高压蒸汽原因空分紧急停车、封塔，进入检修状态，再开车后发现高压板式换热器氧通道液氧液位超量程，出高压板式换热器氧气温度约10℃已达到报警值，严重影响空分装置运行及后系统负荷的提高。

1 高压板式换热器简介

60 000 Nm3/h等级空分设备配套的高压板式换热器采用进口产品，为多层板翅式换热器，各通道中的冷、热流体通过翅片和隔板进行换热。液氧从主冷氧侧引出，经P8601A/B加压到8.7 MPa后，在高压板式换热器E8802A/B/C中分别与来自膨胀机增压端的7.2 MPa高压空气和来自增压机的4.6 MPa增压空气换热后进入高压氧气管网，满足后系统要求；从下塔抽取的压力氮气经复热后送入压力氮气管网；从上塔顶部抽出的纯氮气复热后去水冷塔。空分装置流程示意图如图1所示。

2 高压板式换热器氧通道堵塞的经过

2016年8月，空分被迫停车检修期间，由两台无油螺杆仪表压缩机供全厂仪表气；8月26日8时启动汽轮机，随后空分按操作规程进行冷态开车，因进膨胀机空气露点迟迟不能合格，推迟膨胀机启动；在8月27日6时氧、氮纯度合格，在高压氧泵露点分析合格后预冷高压氧泵P8601A/B；预冷后盘泵,高压氧泵P8601A盘车困难，高压氧泵P8601A排液、加温，重新预冷；在启动运行过程中高压氧泵P8601B进口压力从315 kPa逐渐下降后又突然降到250 kPa，高压氧泵P8601B排液、加温、拆检进口滤网，发现两个直径约10 mm左右的冰球；当氧气量达到38 000 Nm3/h，氧气总管三个温度点同时报警，显示值约10℃，高压板式换热器氧通道液氧液位超量程；在接下来一周的运行里高压氧泵P8601A/B因进口压力低频繁进行排液、加温再预冷启动。

1.X8611自洁式过滤器；2.C8601空压机；3.C8602增压机；4.K8601汽轮机；5.T8701空冷塔；6.T8702水冷塔；7.V8701A/B分子筛纯化器；8.E8701蒸汽加热器；9.TC8841膨胀增压机；10.ET8841膨胀机；11.E8802A/B/C高压板式换热器；12.E8801A/B/C/D/E/F/G/H 低压板式换热器；13.V8801气液分离器；14.E8803A/B过冷器；15.E8805主冷凝蒸发器；16.T8801下塔；17.T8802上塔；18.T8871增效塔；19.E8871增效塔冷凝器；20.P8861A/B高压液氧泵；21.X8801消音塔

图1 昊华国泰 60 000 Nm3/ h空分装置流程示意图

Fig.1 Haohua Guotai 60 000 Nm3/h air separation unit flow diagram

3 高压板式换热器氧通道堵塞的原因分析

专业技术人员对空分设备的运行工况进行了认真、细致的分析，排查情况如下：

1.因后系统用气量大，在两台无油螺杆仪表压缩机长时间、超量运行过程中，仪表空气带水，在开车前氧泵密封气流量计处发现有水后，氧泵密封气切换为氮气密封，提前进行吹除加温；

2.开车前检查发现高压氧泵P8601A出口阀在停车、加温时未关闭，因大机组停车期间，加温气由两台无油螺杆仪表压缩机提供，不能吸附CO2且长时间超量运行，露点不合格，加温期间部分加温气进入高压板式氧通道带入H2O和CO2，在低温环境中形成冰和干冰；

3.再次开车后出高压板式换热器氧气总管三个温度点报警，显示为约10℃，高压板式换热器氧通道液位计LI8806显示超量程，高压板式换热器其他参数基本正常，说明氧通道换热不充分，有部分物质附着氧通道中造成有液位超高。

综合分析，此次高压板式换热器氧通道堵塞的原因是停车期间，加温气不合格，加温气中的H2O和CO2通过高压氧泵出口阀进入高压板式换热器氧气通道，在低温环境中形成冰和干冰堵塞在氧气通道中。对于出现的问题只能暂时维持运行，择机停车处理。

4 结束语

高压板翅式换热器氧侧通道阻力过大,跑冷严重，对公司的正常生产一度造成了影响。此次高压板翅式换热器氧通道堵塞故障的出现，不仅增加了空分设备操作人员对大型空分设备的认知能力,掌握了对异常情况的分析、判断的方法,也使操作人员在大型空分设备管理和维护方面积累了宝贵经验。

通讯简介：

曹镇海(1985)，男，本科，助理工程师，现在鄂尔多斯市国泰化工有限公司空分车间从事空分技术管理工作。E-mail：caozhenhai1985@126.com。

Large Air Separation Oxygen Channel High Pressure HeatExchanger Blockage Reason and Analysis

XUE Lingguang, CAO Zhenhai*，MA Mingjuan

(Ordos Guotai Chemical Co., Ltd., Duguitala Industry Park, Ordos， Inner Mongolia 017418,China)

Through the analysis of high pressure heat exchanger operation, expounds the reason and analysis of plate heat exchanger blocking oxygen channel.

large air separation； high pressure heat exchanger；oxygen channel；blockage

2016-12-23

TB657.7

B

1007-7804(2017)01-0031-02

10.3969/j.issn.1007-7804.2017.01.008

薛令光(1971)，男，任职于北京昊华能源国泰化工有限公司。