空分装置精馏塔液泛的分析与处理

牛立岐

摘 要：空分装置的精馏工况运行关系到产品的外送量、氧气产品的纯度、氮气产品的纯度。液泛在精馏工况中比较常见，但在空分装置运行过程中比较少见。如果出现了轻微的液泛，要掌握怎样调整才能维持工况的运行，不至于精馏退气。

关键词：液泛;精馏;富氧液空

1 前言

神华宁煤甲醇分公司3万方空分装置是为神华宁煤年产25万吨甲醇的配套装置，提供高压氧气、低压氮气以及仪表风和工厂风。该套空分装置的精馏系统由中国四川川空集团有限公司设计制造，设计能力为KFDONAr-30000/16160/930。

空气的精馏就是利用空气的各种组份具有不同的挥发性，即在同一温度下各组份的蒸汽压不同，将液态空气进行多次的部份蒸发与部份冷凝，从而达到分离各组份的目的。当处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、质交换，气体中的部份冷凝成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收热量而部份蒸发。

因沸点的差异，氧、氩的蒸发顺序为：氮>氩>氧，冷凝顺序为：氧>氩>氮。在本系统中，该过程是在塔板上进行的，当气体自下而上地在逐块塔板上通过时，低沸点组份的浓度不断增加，只要塔板足够多，在塔的顶部即可获得高纯度的低沸点组份。同理，当液体自上而下地在逐块塔板上通过时，高沸点组份的浓度不断增加，通过了一定数量的塔板后，在塔的底部就可获得高纯度的高沸点组份。

2 装置液泛过程的回顾

2018年6月24日空分装置因锅炉原因而紧急停车，26日装置恢复，压缩机启机冲转。26日0：50启动进口膨胀机，在运行过程中发现增压端出口压力PI9525与膨胀端进口压力PI9521的差值在上涨，运行至7：50涨至0.8MPa，膨胀机效率低下无法维持精馏工况运行。汇报公司领导后，精馏系统退气，开始对膨胀机中抽空气通道进行反向加温。加温四个小时后，在经做样确认露点合格后停止加温，重新向精馏塔内导气。由于低压空气阀内漏，在导气之前，下塔压力0.4MPa，由于内漏，漏进去的空气液化，导致液空液位超过液位显示的最大量程，液位计最大量程是1500mm。在此种工况下，向下塔导气，再向上塔导气，流程打通后启动膨胀机。随后发现下塔阻力PDI9602指示偏高，最高涨23.4kPa（设计17kPa）。

另外有以下现象：液空液位偏低（LCV9601在正常阀位50%时液空液位仅为40mm，）、液氮纯度无法通过关小液氮节流阀来调整、上塔阻力偏小（5kPa）、液氧纯度合格但送出量小。此时进气量为145000m3/h、液氮回流阀开度为60%。氮纯度能调整合格，但调整的时间比平时长。

3 处理的措施

在结合工况及表现出的现象分析后车间认为精馏塔下塔发生轻微液泛、主冷工作不正常。所以调整思路是尽快排放氮侧不凝气，降低下塔压力，减少下塔上升气量，待工况正常后再缓慢多次增加下塔进气量。主要采取措施如下：

①现场全开不凝气排放阀V9465，确认不帶液。

②中控开大液空节流阀LCV9601将部分下塔空气送至上塔，第一次调整时下塔阻力明显下降的同时主冷液位明显上涨，说明下塔进气量大导致液悬。随后又多次调整LCV9601，但改善工况的效果不明显。

③运行至27日13：50，由于主冷下降，不能保证产品外供量，车间申请气化降负荷，重新调整精馏工况。通过关小液氮回流阀V9603（从60%关至30%）、关小液空节流阀LCV9601（从70%关至38%），液空液位涨至500mm，不凝汽管线中有液喷出，进塔气量下降约10000m3/h，下塔阻力下降至17.3kPa。随后缓慢将液氮回流阀V9603开至50%，保持不凝汽阀V9465最大开度（不喷液），主冷工作趋于正常：上塔阻力涨至6.4kPa，主冷液位上涨。此时下塔阻力稳定在20.5kPa左右，虽然阻力偏高，但主冷正常、下塔液空液位正常、上塔阻力正常，不影响产品的外送量。

4 原因分析

通过结合此次精馏工况异常后的现象及处理过程分析出现液悬的原因有以下两点：

①在第二次精馏塔导气时，下塔液空液位已超出量程范围，液空有可能已淹没最下层塔板，液空中含有的杂质将下层塔板的筛孔堵塞，造成阻力上涨。

②加工空气进塔后，将原液空大量蒸发，造成下塔上升气量过大，阻力上涨。

③少量水带入精馏塔导致塔板结冰，堵塞气流上升通到。根据工况车间分析此种可能性非常小，因为在导气之前做过露点分析，而且如果是膨胀机换热器内漏带入，应该先在板换内冻堵。

5 下一步措施

经过此次调整，下塔阻力仍指示偏高，但氧氮产品的数量和纯度都已趋于正常，因此可以监控运行。待有停车机会时精馏塔重新缓慢进气，即可彻底消除液泛现象。另外在以后的停车操作中要控制下塔液空液位，防止其过高，必要时可将液空打至上塔或排出部分液空。