随着空分设计和制造工艺的不断变革,单套空分装置生产能力更大、更安全、更节能、产品提取率也更高,但伴随生产能力扩大而来的是精馏塔越来越高,各塔之间低温液体物料输送难度越来越大,为了缓解低温液体输送问题,低温液体汽提输送技术越来越多的被采用。该技术具有设备简单可靠、投资少、节能、便于操作等优点。
低温液体汽提输送要满足三个要求:一是必须有足够长度的垂直管路作为提升管;二是低温液体节流后压力能转化成速度能,节流阀前后的管道管径变化,可以保证低温液体获得足够的动力,并控制低温液体流速;三是汽提阀提供与低温液体的温度和组分相近的气体通入提升管。低温液体与汽提气在节流阀后的提升管内汽液混合“,密度”降低。根据连通管原理,在上下塔压差不变的情况下,提升管内“低密度液体”将升的更高。
一、存在问题
兖矿国泰化工有限公司60000m3/h空分装置由法液空公司设计,采用汽轮机一拖二、立式双床层径向流分子筛吸附器、液氧内压缩流程、全塔规整填料,主要产品为50000m3(标)/h高压氧气、5200m3(标)/h低压氧气、5000m3(标)/h中压氮气、48000m3(标)/h低压氮气,还有液氧、液氩、液氮等液体产品。自2005年投产至今,精馏系统液体输送整体运行情况稳定,能满足正常生产需要。但因其富氧液空的汽提气体引出口位置偏低,曾经引起两次下塔淹塔事故。
精馏塔各数据如下:全塔高66m,下塔高度16m,富氧液空上下塔进出口位差54m,为了便于富氧液空输送,调节调节阀LV1601设置较低,液体在输送直管段45m。下塔塔径F4000mm,汽提口高度0.9m,液位计负压室高度2.4m,正流空气进料口上沿高1.1m,满负荷时富氧液空流量60000m3(标)/h,下塔液位控制0.3m。上塔工作压力0.030MPa(G),下塔工作压力0.45MPa(G)。富氧液空在0.45MPa(G)压力下密度大约在820kg/m3左右。

p0———富氧液空上下塔进出口位差间静压;
pΔ———上下塔之间压差
p1———下塔工作压力0.45MPa(G)
p2———上塔工作压力0.03MPa(G)
ρ———富氧液空在0.45MPa(G)压力下密度大约在820kg/m3左右。
富氧液空汽提气体引出口位置偏低,在突发性非正常停车时,因失去入塔正流空气作上升气,填料上液体迅速回落至塔底,淹没汽提气入口,下塔液空在失去汽提气源情况下单依靠下塔压力很难进入上塔(由与相比较得出),并且下塔快速失压,下塔液位迅速上涨,直至淹没下塔正流空气进口,造成下塔淹塔。如不及时处理,空压机重新启动后,因为下塔正流空气入口被淹没,气体进塔阻力增大,发生入塔空气气量大幅波动,严重时会造成塔内设备损坏。为快速恢复生产,只能进行下塔排液。出现这种状况至少推迟开车进度4h,并且浪费大量液体,给公司带来大量的经济损失。
富氧液空紧急停车后的输送问题,在试车时就较早的暴露出来,为了避免淹塔事故带来的危害,我们在操作上主要采用了以下办法:
1)当发生突然停车及跳车时,操作员首要工作就是借用塔内余压,尽可能把下塔液体导入主冷和粗氩塔。
2)下塔剩余过高的液位,果断采取排塔措施,且应该尽可能将下塔液位排低,确保不因开车时入塔空气大量液化,造成液体再次浸没汽提口。
3)如果发生淹塔,及时校验下塔液位计,防止因液位超量程造成负压室进液,影响以后的操作。
本套空分装置冷态开车从启动空压机到导气入塔需要一个小时时间,加上启动前的准备时间,采用以上措施后,即使低温液体未能全部导入上塔,两小时内也能排尽。基本不会对开车进度造成影响,但这并不能从根本上解决汽提口引出的位置低带来的问题。
二、处理措施
汽提口引出的位置的设置首先要保证气体成分与液体成分相近,不影响富氧液空成分;其次要保证与液空温度相近,避免因汽提气体温度高引起富氧液空汽化,发生低温液体输送间歇泉现象,给管道和设备结构造成损害,同时也使液体的蒸发量显著上升,影响上塔精馏稳定,所以位置选择的空间非常有限。我们建议:将富氧液空汽提气引出口位置改至正流空气入塔前气液分离器顶部,避免淹塔事故发生。
