利用外接气源对贫氪氙塔单体加热方法的总结

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的含量特性进行分析。氧化亚氮在液氧中的含量低于甲烷但高于其他碳氢化合物，而且氧化亚 氮在液氧中的溶解度小于甲烷。在标准大气压下，氧化亚氮的熔点为一９０．８℃（高于液氧温 度），甲烷的熔点为一１８２．５℃（几乎与液氧温度持平）。因此我们判断黏附在冷凝蒸发器上的物 质应该是氧化亚氮。
４氧化亚氮聚集的原因 ４．１氧化亚氮的来源 氧化亚氮主要来源于空气，空气中氧化亚氮的含量约为０．３１×１０一。属于非点燃物质。空 气中的氧化亚氮主要来自汽车尾气、火力发电站和其他燃料燃烧及销毁氮肥、炸药的工业过程。 氧化亚氮在空气中的含量约以每年０．２％．０．３％的速度增长。空气中的氧化亚氮通过１３Ｘ分 子筛吸附床时约１０％一１５％的氧化亚氦穿过吸附床而进入空分装置。由于氧化亚氮的沸点高、 溶解度低，挥发度小，在气，液氧中二相平衡常数Ｋ值很小，几乎全部富集在液氧中，并随时可能 以固态析出。 ４．２氧化亚氮聚集的危害 氧化亚氮不属于易燃组分，在液氧中仅有氧化亚氮的存在是不会引发重大安全事故，但是 由于它沸点高，挥发度低、溶解度小，属于堵塞组分，一旦在蒸发器表面以固态析出聚集，轻则影 响蒸发器的换热而影响空分装置的正常生产工况，重则会使蒸发器换热通道堵塞，形成“死端蒸 发”，造成碳氢化合物聚集，从而引发空分装置燃爆事故发生。这种风险在膜式主冷中尤为突 出，在浸浴式主冷中风险程度也很大。 ４．３防止空分装置中氧化亚氮聚集的方法 针对氧化亚氮容易在液氧中聚集的问题，空分装置设计人员在流程设计时一般采取增设除 甲烷塔（贫氪氙塔）措施。消除主冷液氧中氧化亚氮、甲烷及其他碳氢化合物浓缩的可能性，同 时要保证除甲烷塔（贫氪氙塔）底部液氧连续足量排放（引出空分装置），浸浴式主冷采取全浸的 操作方式消除液氧蒸发界面；降膜式主冷则采取增加液氧循环倍率（一般液氧循环量为产品氧 量的６—８倍）以防止换热通道堵塞或干蒸发现象的出现。
贫氪氙塔底部冷凝蒸发器为板翅式，属于间壁式换热器，板翅表面的对流换热量Ｑ包括一 次表面的换热量Ｑ。及二次表面的换热量Ｑ，。
Ｑ＝Ｑｂ＋Ｑｆ＝ａ（Ｆｂ＋Ｆｆｌ】ｆ）ｅ０或Ｑ＝ａＦｔ，７．ｅｏ
式中：Ｆｔ＝Ｆｂ＋Ｆｆ
咕＝ｅｆ，日ｂ
１ｌｌ＝ｌ一（Ｅ－／Ｆ。）（１一唯）
Ｆｂ：板翅隔板表面积
Ｆｆ：板翅翅片表面积
Ｆｔ：板翅换热器通道换热面积
ｅｏ：隔板表面对流换热温差 ｅｆ：翅片表面对流换热温差
礓：翅片效率 ％：换热器表面效率 ａ：换热系数
式Ｑ＝啦ｑａｂ中，ａ、＂ｅ０不会发生变化，而Ｆｔ翅片换热器表面积、哺换热器表面效率发生
变化才能影响换热器的热负荷，从而造成换热器压力下降。 蒸发冷凝器换热面积及换热器表面效率的变化有可能是蒸发冷凝器表面有聚集的物质，该
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提高了产品氧出塔压力和氧压机入口压力，降低了氧压机的压缩能耗。
３贫氪氙塔压力下降的原因分析 贫氪氙塔顶部压力下降也就是换热器的压力下降，其原因一般有以下几种： ３．１仪表测量误差 塔内压力的变化都是通过仪表来反映的，而测量仪表也会发生错误。我们通过对产品氧出 塔压力以及氧压机人口压力的观察，发现其压力下降趋势十分稳定，因此可以排除仪表测量错 误的可能。 ３．２塔内底部液氧高度变化 贫氪氙塔冷凝蒸发器液氧液位一般控制在１００％，即冷凝蒸发器全浸。如果液氧实际液位 过高，将会造成蒸发侧平均温度上升而使蒸发压力下降。如果液氧实际液位过低，将会减少蒸 发面积而使蒸发压力下降，为此我们通过校正液位计或将液氧液位进行调整，仍不能遏制蒸发 压力降低之趋势，故排除液氧液位高度变化的原因。 ３．３换热器冷凝侧氖氦气的取出量过小 空气在冷凝蒸发器与液氧换热过程中被冷凝为液空，但空气中含有一定的氖氦组分，而氖 氦组分相对空分装置而言为不凝气。如果在冷凝过程中未能完全排出则会富集占据换热空间， 影响换热效果，使塔内蒸发压力下降，我们通过加大氖氦气排放量也没有提高其蒸发压力，因此 也排除了这种可能。 ３．４板翅式换热器换热面积减少或换热效率下降 板翅式冷凝蒸发器的换热面积减少或换热效率下降将会直接影响其蒸发量，从而导致塔内 压力下降。
５贫氪氙塔底部冷凝蒸发器表面氧化亚氮的清除 ５．１清除方法 贫氪氙塔底部冷凝蒸发器表面有氧化亚氮的聚集，使换热效率下降导致塔内知法压力降 低，如果继续恶化将直接影响产品氧的取出量或主冷凝蒸发器的正常工作，同时也会导致甲烷 及其他碳氢化合物在其冷凝蒸发器换热通道浓缩析出，对整个空分装置的安全形成较大的危 害，因此必须尽快消除这一现象。最有效且可靠的方法是对整个空分装置进行排液大加热，再 进行冷开车复产，所需时间至少要７２．小时才能完成。这样对保产将造成较大的影响，同时也将 造成动力费用的大量浪费，经济损失较大。我们于是对该空分装置的工艺流程和聚集物的特性 进行分析，决定采取外接干燥氮气从贫氪氙塔底部排液阀５９７２进入对整个贫氪氙塔进行单体 加热。只要将冷凝蒸发器的温度加热到一６０℃以上，其聚集的氧化亚氮得以升华随加热氮气带 出塔外，以快速的消除这一问题。 ５．２实施步骤 ５．２．１外接临时气源管道的安装 我们从０．６ＭＰａ氮气管道上安装一根ＤＮ４０的不锈钢管到贫氪氙塔底部排液阀５９７２处；再 从所铺设的ＤＮ４０不锈钢管上连接～根ＤＮ２５的不锈钢管到粗氖氦塔底部排液阀６９７２处，并配
２贫氪氙塔 ２．１贫氪氙塔简介 由于液氧中含有氪、氙、氧化亚氮、甲烷及碳氢化合物等高沸点组分。该塔设计为筛板和填 料组合的精馏塔，筛板布置在塔上部，填料布置在塔下部。塔底部冷凝蒸发器为板翅式结构，工 作时浸泡在液氧中为全浸操作。 ２．２贫氪氙塔的功能
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图１贫氪氙塔流程图 从低压塔底部引出的液氧经工艺循环液氧泵（Ｐ３３６６Ａ／Ｂ）加压后大部分进入膜式主冷凝蒸 发器（Ｅ３２２６Ａ／Ｂ）中进行换热，部分进入贫氪氙塔上部作为其精馏段的回流液，经膜式主冷凝蒸 发器蒸发后剩下的液氧大部分返回低压塔，另一部分进入贫氪氙塔中下部作为其提馏段的回流 液和提取氪氙的原料，塔底部的冷凝蒸发器（Ｅ５１１７），管外的液氧与管内的空气换热，等同产品 氧量的液氧气化生成气态氧，从塔顶部引出经主板式换热器复热作为产品氧气引出空分装置； 塔内液氧在塔内不断蒸发和冷凝实现了精馏过程，在其底部获得了制取产品氪氙气的原料—— 贫氪氙液氧（含有较多的高沸点组分、氧化亚氮、甲烷等碳氢化合物），因此贫氪氙塔有以下几个 功能：①对于提取氪氙而言，由于在塔底部获得制取氪氙产品的原料——贫氪氙液氧，可称之 为：“贫氪氙浓缩塔”；②由于从主冷前后引出了等同于产品氧量的液氧，循环了甲烷、氧化亚氮 及其他碳氢化合物在主冷凝蒸发器液氧中“浓缩”可能，因此相对于主冷而言可称之为“除甲烷 塔”③塔底部冷凝蒸发器采用的是空气作为热源，空气与液氧换热后被冷凝为液空送人压力塔， 增加了人塔空气的含湿量，从而减少了主冷凝蒸发器的热负荷，相对于主冷凝蒸发器而言可称 之为“辅冷”或“旁冷”；④由于进入贫氪氙塔液氧来自于工艺循环液氧泵，具有一定的压力，从而
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置好连接法兰及阀门，并在ＤＮ４０的不锈钢管上装一块压力表。 ５．２．２单体加热 ２００９年１月５日上午９：００我们利用冶炼系统月定检时机实施对空分装置的贫氪氙塔单体
加热： （１）按照空分装置临时停车计划停车要求，停止空分装置运行和相应的辅助设备运行。并
表２加热前后温度统计表
９：００ １０：３０
Ｔ１３２７４．１（℃）
—１７７ ２
＂１＂１３２７４．２（℃） —１７６ ３
５．２．３空分装置生产恢复 下午１４：３０，＇Ｉ＇１３２７４温度回升到一１０％以上，贫氪氙塔单体加热结束，开始作空分装置生产 恢复相应工作： （１）关闭０．６ＭＰａ氮气管网与临时加热管的连通阀门，切断加热用外接氮气； （２）安装恢复贫氪氙塔、粗氖氦塔底部的排液阀５９７２、６９７２； （３）将空分装置所有阀门恢复到Ｉ｜缶时计划停车要求上来； ２００９年１月５日下午１５：００启动空分进行生产恢复，到１７：００氧氮产品合格，整个空分装置 开始正常生产，此时贫氪氙塔顶部压力Ｐ１５１５６达６７ＫＰａ，恢复到正常水平，单体加热达到了预期 的效果。 ５．３外接气源对贫氪氙塔单体加热所需注意事项 （１）采用的临时加热管线事先必须严格的清扫并脱脂。 （２）外接气源必须为干燥气体，水分含量＜ｌｍｅ，／１。 （３）加热过程必须缓匣进行，严格控制，外接气源压力＜Ｏ．３ＭＰａ，控制温升速度≤１。Ｃ／分钟。 （４）关注低压塔压力＜。３０ＫＰａ，必要时通过塔顶部放散阀ＰＶ３２７１进行排放。 （５）恢复过程中，减缓液氧进贫氪氙塔流量。 ５．４实施效果 通过采用外接气源在不开空压机情况下对粗氪氙塔进行单体加热，全过程仅用五个半小 时，就有效的去除换热器表面聚集的氧化亚氮；解决了因氧化亚氮聚集而导致换热效果差，蒸发 压力下降的问题；保证了整个空分装置的连续运行，且对保产没有造成不良影响，并节省大量动
检查确认关闭空分装置压力塔与低压塔之间的连通阀门和主板式换热器返流气体出口阀门，并 关闭贫氪氙塔液氧进口阀ｆ－ｊ ＦＶ５１１１、ＬＶ５１１７，气氧返回到低压塔阀ＰＶ５１５６。
（２）打开贫氪氙塔、粗氖氦塔底部排液阀５９７２、６９７２排放其底部液体。 （３）将贫氪氙塔、粗氖氦塔底部液体排完后，拆下排液阀５９７２、６９７２，并连接临时加热管。 （４）打开贫氪氙塔顶部排放阀３９６７和冷凝蒸发器液空排放阀３９７３。 （５）打开０．６Ｍｐａ的氮气管与临时安装的单体加热管连通阀并控制临时管内压力≤ ０．３Ｍｐａ，对贫氪氙塔进行单体加热（见图２）。 （６）打开贫氪氙塔底部液氧液位变送器阀门和分析点ＡＰ５１０２、Ａ＿Ｐ１５１１１分析取样阀，对测 量、分析管线进行加热吹除。 （７）在整个单体加热过程中，密切关注Ｔ１３２７４温度温升变化。通过调节加热氮气量，将温 升控制在ｌ℃，分钟左右，待Ｔ１３２７４温度回升到一ＩＯ。Ｃ可视为加热结束（见表２）。
物质的聚集会使换热通道堵塞而减少换热面积，而且该物质的导热能力比金属小，黏附在换热 器翅片上会使冷凝蒸发器效率下降。由于进入空分塔内的原料空气干燥清洁的，如果冷凝蒸发 器聚集有物质，根据空分装置中分子吸附器的净化性能分析，我们可以判断该聚集物可能是液 氧中的氧化亚氮、甲烷及其他碳氢化合物。我们有根据的对氧化亚氮、甲烷及其他碳氢化合物