空冷塔出口温度升高原因分析及处理措施

2023-11-06董传利陈海笑

氮肥与合成气 2023年10期

董传利,陈海笑

(河南能源新乡中新化工有限公司,河南新乡 453800)

1 装置概况

河南能源新乡中新化工有限公司空分装置采用开封空分集团有限公司设计制造的KDON-40000/30000型空分装置,设计氧气体积流量为40 000 m3/h、氮气体积流量为30 000 m3/h、氩气体积流量为1 200 m3/h。该空分装置采用全低压分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、空气增压液氧内压缩流程,整套设备包括空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、分馏塔系统、全精馏无氢制氩系统、液体贮存及汽化系统、仪控系统和电控系统等。

空分装置空气预冷系统空冷塔的下部装填不锈钢鲍尔环,上部散堆聚四氟乙烯鲍尔环填料。空气从空冷塔底部进入,经过中部约32 ℃、600 t/h的循环水进行初步降温,再经过顶部8 ℃、115 t/h的冷冻水进行深度降温至10 ℃左右后,最终空气经空冷塔顶部送至纯化装置。冷冻水温度和空冷塔出口温度差一般控制在1.5 K。

2 事件经过

空分装置在夏季运行过程中,压缩机组润滑油温度持续升高,循环水温度无法保证油冷却器正常运行,造成机组轴温升高,影响正常生产运行。在空冷塔冷冻水管线实施技改,将去空冷塔顶部换热的冷冻水引出1股DN40管线并入机组润滑油换热器循环水上水管线,体积流量约为10 m3/h,同时去空冷塔的冷冻水调节阀也及时开大进行提量操作,在保证冷冻水去空冷塔流量不变的情况下,空冷塔出口温度发生持续升高的情况。

空气预冷系统的冷冻水来源是循环水,该部分循环水先补入水冷塔,在水冷塔内与空分精馏塔来的污氮气直接接触,利用污氮气的不饱和度进行换热后,再经过溴化锂机组进一步降温送入空冷塔顶部与空气换热。循环水系统在此期间为了降低补水量,持续加入硫酸,提高循环水的浓缩倍数减少补水量,经过分析后循环水总硬度、总碱度、电导率、二氧化硅指标均出现不同程度的升高[1]。

2022年5月23日开始投用冷冻水去油冷器管线,同时中控主操为了防止去空冷塔冷冻水减小,及时开大冷冻水去空冷塔调节阀(FV4102),以满足去空冷塔的水量在正常范围内。2022年5月25日由于空冷塔温度持续升高,冷冻水和空冷塔出口温差越来越大,高达3 K。现场将冷冻水去油冷器阀门关小。直至2022年5月28日,冷冻水和空冷塔出口温差涨至6.37 K,空冷塔出口温度升至15.17 ℃。

空冷塔出现问题后采集到的相关数据见表1(数据采集均在上午8—10点)。

表1 空冷塔事故相关数据

3 指标趋势说明及对应处理措施

(1) 2022年5月23日中午开始投用冷冻水去油冷器新管线。

(2) 2022年5月24日因当天气温较高,油温上升较快,冷冻水去油冷器阀门逐渐开大。中控为了防止去空冷塔冷冻水减小,及时开大FV4102(59.7%—60.5%—61.7%)。

(3) 2022年5月25日由于空冷塔温度持续升高,冷冻水和空冷塔出口温差越来越大,现场将冷冻水去油冷器大阀门关小。分析原因可能是冷冻水进空冷塔流量减小,打破原有换热平衡[2]。

(4) 2022年5月26日逐渐增加去空冷塔冷冻水量和冷却水量,无效果,空冷塔出口温度持续上涨。

(5) 2022年5月27日启动2台冷冻水泵,将进空冷塔冷冻水体积流量加至119 m3/h,温差暂时变小,但由于溴化锂机组负荷过高,冷冻水温度持续上涨,于是双泵运行4 h后,改为单台泵运行。同时,在水冷塔内加入非氧化杀菌剂SD-635,效果不明显,空冷塔出口温度持续上涨。纯化系统2台分子筛冷吹峰值均有所下降,由原来的160 ℃逐渐降低为158 ℃。加热低值由-6 K上涨至-1 K,工况持续恶化,于是纯化系统及时调大再生气量和再生温度,以保证分子筛各指标正常。

(6) 2022年5月28日再次对该现象重新分析,怀疑是循环水中二氧化硅含量高,有部分结晶现象。对循环水各指标进行分析,其中二氧化硅质量浓度高达11 000 μg/L,硬度为1 355 mg/L。对该系统内一次水指标进行分析,其中二氧化硅质量浓度为1 310 μg/L,硬度为294 mg/L。于是将冷冻水水源由循环水切换为软化水。启动2台冷冻水泵运行,并将冷冻水去油冷器阀门关闭,开大污氮气去水冷塔阀门,对水冷塔内水温进行严格控制,工况开始好转。

(7) 2022年5月28日—6月5日,一直双台冷冻水泵运行,工况逐渐好转,空冷塔温度持续降低,温差逐渐变小。2022年5月27日—6月4日,每天都向水冷塔内添加非氧化杀菌剂SD-635。

(8) 2022年6月5日温差降至0.7 K,此时停2号冷冻水泵,冷冻水体积流量降为100 m3/h,温差保持在1 K,相较之前指标更优化。