PDF《空分设备停车时增压空气进冷箱安全阀起跳原因分析》

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2007206227 作者简介 : 黄再新 (1970 ― ) , 男,硕士学位 , 工程师 ,

2000 年毕业于西南石油学院应用化学专业 , 现为中国石油 吐哈油田甲醇厂制氧工区副主任.

空分设备停车时增压空气进冷箱安全阀起跳原因分析 黄再新(中国石油吐哈油田甲醇厂 , 新疆自治区鄯善市火车站镇 838202) 摘要 : 在空分设备积液初期 , 对膨胀机进行非正常停车 , 由于增压空气在主换热器通道内被 反复液化和汽化 , 引起安全阀多次起跳 , 阐述了预防措施. 关键词 : 主换热器 ;

增压空气 ;

安全阀 中图分类号 : TQ116111 文献标识码 : B Cause analysis of safety valve acting due to the penetration of pressurized air into cold box in the process of shutdown of an air separation unit Huang Zai2xin ( Carbinol Factory , Tuha Oil Field , China Petroleum Corporation , Railw ay Station Tow n , S hanshan

838202 , Xinjiang , P. R . China) Abstract : During the initial stage of liquid accumulation in an air separation unit , the safety valve acts frequently after an abnormal shutdown. The repeated liquefaction and vaporization of pressurized air in main heat exchanger is considered as the direct cause for the valve action. Some precautious measures are also introduced. Keywords : Main heat exchanger ;

Pressurized air ;

Safety valve

1 故障现象 空分设备正常大加温后 , 启动膨胀机开始冷 却.在液空出现并准备积液时 , 发现下塔液空排放 阀泄漏.在反复开关阀不见效果后 , 决定停运膨胀 机和分子筛纯化系统 , 上塔保压、保冷 , 下塔余压 卸完后 , 拆开液空排放阀进行检查、处理. 停运膨胀机后 , 关闭膨胀机进口阀 V2 和膨胀 机出口阀 V3 .由于准备在处理完液空排放阀后重 新开车 , 故立即对两台膨胀机进行加温.在加温过 程和其后检查液空排放阀的过程中 , 增压空气进冷 箱安全阀 SV102 多次起跳.在关闭增压端进口阀 V101 后,关闭加温气阀 V206 , 全开加温吹除阀 V306 , 微开膨胀端进口阀 V2 , 待膨胀端进口管路 卸压后再恢复膨胀机加温 , 安全阀起跳现象消除. 增压空气进主换热器流程如图

1 所示. 图1增压空气进主换热器流程简图 ・

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2 故障原因分析 安全阀 SV102 参数和停运膨胀机前后相关工 艺参数分别见表

1、2. 表1安全阀 SV102 参数 型号A42 Y216P 型弹簧式安全阀 公称直径 50mm 公称压力 116MPa 整定压力 1MPa 回座压力 0185MPa 排放系数

0175 流道直径 32mm 工作压力 018~112MPa 起跳压力 111MPa 使用温度 -

29 ℃ ~130 ℃ 表2停运膨胀机前后相关工艺参数 工艺参数 停运膨胀机 (A/ B) 前 停运膨胀机 (A/ B) 后 膨胀端入口温度/ ℃ - 133101/ -

133136 膨胀端入口压力/ MPa 0165/

0165 增压端入口压力/ MPa 0148/

0148 015/

015 增压端出口压力/ MPa 0172/

0171 015/

015 空气进下塔温度/ ℃ -

17217 污氮进主换热器温度/ ℃ -

17413 -

18018 氮气进主换热器温度/ ℃ -

17311 -

17318 由安全阀参数可知 , 其起跳压力为 111MPa , 回座压力为 0185MPa , 而空气压力和增压机出口 压力都不会使安全阀起跳.由于 V2 阀已关闭 , 增 压机出口有单向阀 V102 , 因此从 V102 阀至 V2 阀 之间为单向封闭管道空间 , 其余压为空气压力 , 即015MPa 左右. 为保证空压机和空气预冷系统正常运行 , 在停 运两台膨胀机并开通加温流程后 , 缓慢关闭空气入 主换热器蝶阀.此时 , 进主换热器空气量和下塔进 上塔空气量逐渐减少 , 通过关小上塔产品取出和设 定污氮压力来保持上塔压力的基本稳定 , 分子筛纯 化系统正常运行 , 因此进分子筛纯化系统的再生气 ― ― ― 污氮量不变. 从停运膨胀机前后相关工艺参数可以看出 , 污 氮进主换热器温度从 -

17413 ℃ 降至 -

18018 ℃.停 运膨胀机前 , 主换热器冷端温度也在 -

17217 ℃ 以下.查空气焓 ― 熵(T―S ) 图,当空气压力为 016MPa (A) 时,其液化点温度为 -

17212 ℃;

在压力为0182MPa ( A ) 时,其液化点温度为-168 ℃;

当压力为 0195MPa (A) 时,其液化点温 度为 -

166 ℃. 由于进塔空气量逐步减少直至为

0 , 而上塔通 过污氮线的流量在停运分子筛纯化系统之前没有变 化,因此主冷和过冷器的冷量也在逐步转移至主换 热器.停运膨胀机后 , 由于有余压存在 , 主换热器 冷端温度已达到空气液化点以下 , 且不断有冷量从 主冷和过冷器转移过来 , 因此被单向封闭在 V102 阀至 V2 阀之间管道内的空气逐步液化 , 而管道内 剩余 空间则被从单向阀V102 进来的压力为015MPa的空气填充.当从主冷和过冷器转移过来 的冷量不足以满足冷却、液化单向封闭管道内空气 和补充主换热器其他冷量损失的时候 , 即暂时达到 一种平衡.但由于系统没有新的冷量补充 , 总的冷 量是逐步降低的 , 因此单向封闭管道内被液化的空 气又逐渐汽化 , 汽化比例约 1∶ 800.因此 , 管道内 压力会很快升高至安全阀的起跳压力 111MPa. 当安全阀回座后 , 继续进行上述液化和填充平 衡,引发安全阀再一次起跳.

3 预防措施 停运膨胀机后 , 应关闭增压机进口阀 V101 , 微开 V2 阀,通过加温吹除阀卸压后 , 再进行膨胀 机加温.

4 结束语 在空分设备启动阶段和膨胀机切换操作时的正 常停车 , 由于有一台膨胀机在运行 , 流程是连通 的,只要按操作规程正常操作 , 就不会发生安全阀 起跳的现象. 空分设备非正常停车 , 在实际生产过程中是一 种罕见的突发事故 , 未做应急预案.尽管处理过程 比较简单 , 但如果不能及时找出原因 , 实际处理过 程中可能会走很多弯路. 参考文献 : [1 ] 陈兆元. 气体深冷分离工 [ M]. 北京 : 化学工业出版 社,20051 ・

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