• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      空分精餾塔工況波動技術(shù)分析

      2021-09-17 13:05:10劉麗文
      石油化工應(yīng)用 2021年8期
      關(guān)鍵詞:空分精餾塔蒸發(fā)器

      劉麗文

      (中國石油寧夏石化公司,寧夏銀川 750026)

      2020 年11 月23 日1:10 至15:30 寧夏石化公司KDN-4000/300Y 型全低壓高純氮?dú)饪辗盅b置精餾工況出現(xiàn)較大幅度波動,造成精餾塔阻力、精餾塔液空液位、冷凝蒸發(fā)器液位、進(jìn)塔空氣流量、氮?dú)饬髁砍霈F(xiàn)大幅度變化,精餾塔阻力上升至30 kPa。引起波動的直接原因是精餾塔HC2402 再生氣旁通閥定位器故障,DCS給定閥位與現(xiàn)場閥位出現(xiàn)偏差,精餾塔再生氣旁通閥DCS 給出閥位是45%,現(xiàn)場確認(rèn)實(shí)際閥位是65%,進(jìn)塔原料空氣量增大,精餾系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行,引起精餾工況[1-3]波動,該設(shè)備出現(xiàn)的精餾工況波動屬非常典型的案例。因此,對高負(fù)荷運(yùn)行引起精餾塔工況波動從理論上加以分析,對空分裝置如何平穩(wěn)操作,防止工況波動,有非常好的借鑒意義。

      1 空分裝置精餾系統(tǒng)工藝及原理

      1.1 空分性能及現(xiàn)狀簡介

      寧夏石化公司KDN-4000/300Y 型空分裝置采用全低壓深冷工藝,加工空氣量為11 500 m3/h,產(chǎn)氮?dú)? 000 m3/h,液氮300 L/h,產(chǎn)品氮?dú)夂酢?.000 3%,2011 年7 月建成投產(chǎn)。隨著用戶氮?dú)馐褂昧坎粩嘣黾?,氮?dú)猱a(chǎn)量已經(jīng)不能滿足用戶實(shí)際氮?dú)庥昧?,產(chǎn)品氮?dú)庳?fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)值的110%,加空氣量增加至12 500 m3/h,裝置負(fù)荷增加之后,容易造成精餾工況波動,在保證產(chǎn)品氮?dú)夂细竦那疤嵯?,給空分裝置穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。

      1.2 空分精餾系統(tǒng)工藝流程

      凈化后的空氣進(jìn)入分餾塔,通過主換熱器(E-1)冷卻至液化溫度,達(dá)到汽液飽和狀態(tài)后進(jìn)入精餾塔,經(jīng)過精餾分離出的合格氮?dú)獯蟛糠肿鳛楫a(chǎn)品供用戶使用。塔底富氧液空通過LV2301 閥節(jié)流降溫進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器(E-2),在0.38 MPa(G)壓力下與部分進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器的氮?dú)庀嘧儞Q熱,氮?dú)庖夯鳛榉逐s塔回流液,冷凝蒸發(fā)器液空吸收來自氮?dú)獾臒崃空舭l(fā)為污氮。0.38 MPa(G)的污氮從冷凝蒸發(fā)器頂部引出經(jīng)主換熱器升溫至-143 ℃后,進(jìn)入透平膨脹機(jī)絕熱膨脹降溫,產(chǎn)生冷量。膨脹后接近常壓,溫度-175 ℃的污氮二次進(jìn)入主換熱器復(fù)熱至常溫后出冷箱,分別作為純化器的再生氣與制動風(fēng)機(jī)的氣源(見圖1)。

      圖1 精餾塔儀表控制流程圖

      2 波動過程運(yùn)行參數(shù)變化與分析

      空分精餾塔工況出現(xiàn)波動,從開始波動到儀表人員將污氮旁通閥修復(fù)共14.5 h,波動范圍涉及精餾塔所有關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù),以下從精餾塔進(jìn)塔空氣流量、精餾塔阻力、精餾塔液位、膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速波動進(jìn)行分析。

      2.1 進(jìn)塔空氣流量波動

      精餾塔污氮旁通閥HC2402 閥定位器出現(xiàn)故障,操作人員DCS 給定的正常閥位是45%,后經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)HC2402 實(shí)際開度65%,DCS 閥位與現(xiàn)場閥位出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致大量污氮?dú)庾訦C2402 排入純化器再生系統(tǒng)與膨脹機(jī)制動風(fēng)機(jī),再經(jīng)消音器放空。精餾塔壓力下降至0.70 MPa 以下,產(chǎn)品氮?dú)鈮毫ο陆?,阻力增加,出塔氮?dú)饬髁繙p少至3 000 m3/h 以下,精餾塔壓力波動引起出塔氮?dú)猱a(chǎn)品流量波動,波動范圍在2 700~5 000 m3/h。為保持精餾塔壓力穩(wěn)定,壓縮機(jī)自動加負(fù)荷,使進(jìn)塔空氣流量由11 000 m3/h 增加到12 500 m3/h。

      進(jìn)入精餾塔空氣量增加使精餾塔內(nèi)的上升氣體流速增加,塔頂抽出的氮?dú)饬恳蚕鄳?yīng)增加,出塔氮?dú)庾枇υ黾樱瑥亩狗戳髦晾淠舭l(fā)器的氮?dú)饬吭龃?,主冷蒸發(fā)器熱負(fù)荷增大,下塔回流液增加,回流量與上升蒸汽同時(shí)增加,塔內(nèi)的回流比沒有太大變化,氮?dú)饧兌葲]有在波動過程中受到影響。增加進(jìn)塔氣量在一定范圍內(nèi),氧、氮的純度基本保持不變。但精餾塔原料空氣流量的增加會給生產(chǎn)帶來很多不利影響,隨著主換熱器中冷凝液體量的增加,主換熱器的熱負(fù)荷增大,當(dāng)傳熱面積不足時(shí),主換熱器的溫差必然擴(kuò)大,下塔的壓力相應(yīng)升高。同時(shí),由于塔內(nèi)上升氣體流速加快,來自塔頂回流液體量增加,塔板上液體層加厚,使塔板阻力增加,上下塔壓力差也會相應(yīng)增加,將對氮、氧的分離帶來不利影響,同時(shí)也會使電耗增加,精餾塔上升氣體量大時(shí),塔板阻力以及下流液流經(jīng)溢流斗的阻力均會增加,造成溢流斗內(nèi)液面升高,塔板上的液體無法正常流下,這將破壞精餾塔的正常工況。此外,由于上升氣體流速增加,容易將液滴帶到上一層塔板,出現(xiàn)嚴(yán)重“霧沫夾帶”,影響精餾效果,嚴(yán)重時(shí)會造成氮純度下降。

      采用深冷工藝生產(chǎn)氮?dú)獾目辗炙黾?%左右的空氣量,在沒有負(fù)荷大幅度波動情況下也能正常工作,不需要采取什么措施。當(dāng)加工空氣量過大時(shí),需要對精餾塔進(jìn)行改造,加大塔板上篩孔的孔徑,以降低氣體速度,加大主換熱器的傳熱面積,縮小主換熱器溫差,保證精餾塔能正常工作。

      2.2 精餾塔阻力波動

      采用篩板結(jié)構(gòu)的精餾塔,其精餾塔阻力是指氣體通過每塊塔板和液層所產(chǎn)生的阻力,即塔板上下空間里的蒸汽壓力差,氣體通過空塔截面的阻力極小,可忽略不計(jì),一般來說沿每塊塔板的阻力ΔP干大小與篩孔蒸汽速度大小及篩孔的制造質(zhì)量有關(guān),因此根據(jù)加工量與產(chǎn)品氮?dú)饧兌炔煌瑢Y孔大小設(shè)計(jì)有一定要求,篩孔大小一定,通過篩孔蒸汽流速越大,篩孔阻力也越大。

      氣體通過篩孔穿過液體層逸出時(shí),還必須克服液體的壓力ΔP濕,ΔP濕由靜液封與動液封產(chǎn)生,氣體流速增大,塔板液體層增厚,ΔP濕會增大。氣體還必須克服液體的表面張力所產(chǎn)生的阻力ΔP表,ΔP表一般較小,該設(shè)備精餾塔有71 塊塔板,克服液體表面張力所產(chǎn)生的阻力約2.79 kPa。因此塔板的阻力為上述三項(xiàng)之和,即ΔP=ΔP干+ΔP濕+ΔP表。

      由于HC2402 故障引起進(jìn)塔空氣流量增加,精餾塔蒸汽組分上升流速增加,干塔板阻力ΔP干增大,同時(shí),流入冷凝蒸發(fā)器換熱器E-2 氮?dú)庠黾樱s塔回流液增加,塔板液體增厚,蒸汽上升阻力ΔP濕增大,精餾塔阻力ΔP 增大,最高上漲至30.9 kPa。

      2.3 精餾塔液位波動

      精餾塔冷凝蒸發(fā)器采用鋁質(zhì)板翅式換熱器,浸入冷凝蒸發(fā)器液空中,在精餾過程中反流氮?dú)饬鹘?jīng)換熱器翅片,與冷凝蒸發(fā)器液空進(jìn)行熱交換,發(fā)生相變,氮?dú)獗焕淠?,液空被蒸發(fā)。氮?dú)庠谶M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器板式換熱器之前溫度大約-168 ℃,壓力0.75 MPa,沒有達(dá)到該壓力下的液化溫度,經(jīng)過換熱器被冷凝成-168 ℃飽和狀態(tài)下的液氮。精餾塔塔底液空壓力0.75 MPa,溫度-166 ℃,呈飽和液體狀態(tài),自塔底抽出,進(jìn)入過冷器與蒸發(fā)器、膨脹機(jī)產(chǎn)生的溫度較低的廢氣熱交換,溫度降至-169 ℃,再經(jīng)LV2301 閥節(jié)流后送入冷凝蒸發(fā)器,得到壓力0.38 MPa 的汽液混合狀態(tài)的液空,節(jié)流效應(yīng)使得液空溫度進(jìn)一步降低至-175 ℃,與流經(jīng)板式換熱器內(nèi)部的氮?dú)膺M(jìn)行熱交換,使氮?dú)庖夯?,作為塔頂回流液,流入下塔參與精餾。

      精餾塔出現(xiàn)波動后,精餾塔壓力降低,進(jìn)塔空氣量增加,出塔氮?dú)馐茏?,氮?dú)饣亓髁吭黾邮估淠舭l(fā)器熱負(fù)荷增加,冷凝蒸發(fā)器的液空蒸發(fā)速度加快,冷凝蒸發(fā)器液位迅速下降,最低下降至550 mm。精餾塔回流液增加,有更多液體流入塔底,液空液位不斷上漲,最高至1 000 mm。

      2.4 膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速、再生氣流量波動

      該型空分設(shè)備采用PLPN-108.33/3.81-0.3 型臥式油潤滑透平膨脹機(jī)組,最高轉(zhuǎn)速20 320 r/min,膨脹量5 200~7 800 m3/h,0.38 MPa 污氮經(jīng)噴嘴進(jìn)入膨脹機(jī)工作輪,推動膨脹機(jī)做功,污氮絕熱膨脹降溫,膨脹機(jī)風(fēng)機(jī)端依靠膨脹后污氮制動,通過調(diào)整膨脹量與制動風(fēng)量的大小控制膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速與制冷量。污氮旁通閥HC2402 具有調(diào)節(jié)進(jìn)入污氮?dú)饬髁颗c膨脹后污氮壓力的作用,當(dāng)HC2402 儀表定位器故障時(shí),閥位出現(xiàn)變化,引起進(jìn)入膨脹機(jī)的污氮流量以及膨脹后污氮壓力大幅度變化,膨脹機(jī)噴嘴端與風(fēng)機(jī)端同時(shí)受到HC2402閥開度變化影響,膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)類似喘振的波動,波動幅度在1 500 r/min 左右。

      HC2402 閥開度與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動引起純化器再生氣流量波動,HC2402 閥開度增大,使再生氣流量增加,進(jìn)入純化器再生氣流量在3 000 m3/h 以上,造成純化器加熱器出口溫度低于135 ℃,達(dá)不到170 ℃以上工藝指標(biāo)要求。

      3 應(yīng)對措施

      當(dāng)精餾塔氮?dú)猱a(chǎn)量增加,原料空氣流量增加,工況出現(xiàn)波動,為穩(wěn)定工況應(yīng)當(dāng)采取以下措施:

      (1)精餾工況出現(xiàn)異常,精餾塔壓力下降,氮?dú)獬鏊繙p少,操作人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整進(jìn)塔原料空氣流量,提高精餾塔壓力,提高氮?dú)猱a(chǎn)品流量,穩(wěn)定精餾工況。

      (2)開大液空調(diào)節(jié)閥LV2301 閥開度,降低液空液位。液空液位與塔阻過高時(shí),及時(shí)從塔底液空排放閥排放部分液空,防止精餾塔液空液位過高,當(dāng)觀察塔阻下降,氮?dú)饧兌壬仙龝r(shí),應(yīng)停止排放。

      (3)進(jìn)塔空氣流量增加,精餾塔阻力也相對升高,在較高阻力下操作,要及時(shí)排放液氮。塔板上的液體厚度增加,在篩孔孔徑一定的情況下阻力上升,塔板正常工作時(shí),塔板上的液面比出口堰高一些,由于上升氣體頂托了清亮液層的靜壓,液體不能從篩孔中漏下,而是通過出口堰流到溢流管里,溢流管里的液面比塔板上的液面要低一些,但比下一塊塔板上的液面要高,當(dāng)塔板上的液體增厚,液體下流速度減慢,使溢流裝置內(nèi)液體液面上升至上一塊塔板,液體不能順利下流,進(jìn)一步積累在塔板上,這是由于回流液體負(fù)荷過大或上升氣流流速過大引起的。因此,精餾塔阻力達(dá)到一定程度時(shí),不能因蒸發(fā)器液位低,而不排放液氮,否則會造成液泛現(xiàn)象,影響氮?dú)饧兌取?/p>

      (4)空分超負(fù)荷運(yùn)行,氮?dú)猱a(chǎn)量達(dá)到原設(shè)計(jì)110%,精餾塔經(jīng)常會出現(xiàn)不同程度的波動,在調(diào)整過程中,首先以穩(wěn)定工況為主,塔底液空液位應(yīng)控制在400~600 mm,因蒸發(fā)器熱負(fù)荷增加,蒸發(fā)器液位上漲較慢,甚至長時(shí)間不上漲,因此,不能觀察蒸發(fā)器液位接近上限時(shí)排放液氮,應(yīng)以液空液位上升600 mm 時(shí)排放液氮為宜,否則容易造成精餾塔液空液位與阻力波動。大負(fù)荷狀態(tài)下HC2402 閥與LV2301 閥的開度比以前應(yīng)略大一些,可減少精餾塔工況的波動。

      4 結(jié)論

      以上是針對寧夏石化公司KDN-4000/300Y 型空分裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的因調(diào)節(jié)閥故障引起精餾工況的波動現(xiàn)象進(jìn)行的分析??辗盅b置大負(fù)荷運(yùn)行,經(jīng)常會出現(xiàn)塔阻、液位的波動現(xiàn)象,雖然波動幅度小,對生產(chǎn)沒有造成嚴(yán)重影響,但波動機(jī)理與上述案例有共同之處。對上述波動現(xiàn)象認(rèn)真分析,對目前空分裝置穩(wěn)定運(yùn)行有非常重要的意義。

      猜你喜歡
      空分精餾塔蒸發(fā)器
      一起精餾塔自燃事故的原因分析及防范措施的改進(jìn)
      氨水吸收式制冷系統(tǒng)中精餾塔性能模擬與分析
      內(nèi)部熱集成精餾塔分離混合碳五的模擬研究
      一種用于處理冷氫化料的低能耗精餾工藝
      化工管理(2014年12期)2014-03-16 02:03:12
      MVR蒸發(fā)器
      MVR蒸發(fā)器
      MVR蒸發(fā)器
      MVR蒸發(fā)器
      淺析壓力儀表在空分裝置中的應(yīng)用
      河南科技(2014年14期)2014-02-27 14:11:58
      空分設(shè)備防雷措施
      河南科技(2014年12期)2014-02-27 14:10:35
      丰县| 温宿县| 大连市| 全州县| 恩平市| 鹤山市| 东海县| 唐海县| 钦州市| 项城市| 无为县| 罗山县| 兰坪| 吉水县| 丘北县| 隆回县| 南京市| 遂平县| 峨眉山市| 乳山市| 佛坪县| 德昌县| 双江| 尼勒克县| 江安县| 广昌县| 凌海市| 和政县| 双城市| 丰都县| 黑龙江省| 仁怀市| 麻阳| 青浦区| 星座| 永吉县| 西畴县| 德庆县| 七台河市| 波密县| 额济纳旗|