第34卷第1期低溫與特氣016年2月Low Temperature and Specialty GasesFeb.,2016工藝與設(shè)備·淺析空分冷箱泄漏的原因和對策孫連杰淄博齊魯比歐西氣體有限責(zé)任公司,山東淄博臨淄辛化路8號255410)摘要:以齊魯比歐西KDO-4500030000型空分現(xiàn)場為例,介紹了冷箱泄漏的原因,并從冷箱泄漏原因、泄漏風(fēng)險、管線布置等方面進行了分析。采取裝置特護、控制冷箱密封氣壓力、氧含量、基礎(chǔ)溫度和冷箱帶壓開孔等相應(yīng)對策和措施進行控制,并通過合理組織檢修消除泄漏點,達到了預(yù)期目的,對國內(nèi)同類空分裝置有很好的借鑒意義。關(guān)鍵詞:空分現(xiàn)場;冷箱泄漏;風(fēng)險控制;維持運行;消除漏點中圖分類號:TB657.7文獻標(biāo)志碼:B文章編號:1007-7804(2016)01-00105doi:10.3969/i.isn.10077804.2016.01.004Analysis of Air Separation Cold Box Leakage Causes and CountermeasureSUN LianjieZibo Qilu BOC Gas Co., Ltd, Zibo 255410, ChinaAbstract: With Qilu boC Model KDON-45000/30000 air separation as an example, introduced the reasons of cold box leakand analysed from cold box leak reasons, and leak risk, and pipeline layout. Take device intensive care, and control seal gaspressure of cold box, and oxygen content, and based temperature and cold box with pressure open hole, corresponding coun-termeasures and measures for control, and through reasonable organization maintenance elimination leak points, reached hasexpected purpose, on domestic similar air separation plant has is good of reference meaningKey words: site air separation; cold box leakage risk control keep running1工藝流程簡介7年多時間。該裝置為連續(xù)性全提取式空分設(shè)備,采用分子篩吸附凈化增壓透平膨脹機、全浸浴式主冷蒸發(fā)淄博齊魯比歐西有限責(zé)任公司(簡稱BQ)器全精餾無氫制氬及液氧內(nèi)壓縮、氮氣外壓縮流程,KDON-450003000空分裝置于208年10月底完空分冷箱由杭氧設(shè)計。KDON-450003000空分主成整套空分試車,11月初開始試運行,至今已穩(wěn)定運行要氣體和液體產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)見表1。表1KDON-45000/30000空分裝置主要產(chǎn)品指標(biāo)Table 1 KDON-45000/30000 Index of air separation plant product產(chǎn)品名稱產(chǎn)量/(Nm3·h純度(φ)壓力/MPa(C)溫度/℃?zhèn)渥⒏邏貉鯕狻?9.6%O2液氧泵內(nèi)壓縮中壓氧氣≥99.6%O2高壓液氧節(jié)流氣化中壓氮氣25000<5×10O氮壓機加壓低壓氮氣5000<5×10O,0.405下塔頂部液氧1500≥99.6%O2液氮1500液氬1720<1×10O2、<1×10°N低溫與特氣第34卷2問題提出6℃)。7月30日降至最低點-30.5℃,采取冷箱底部通蒸氣管加熱措施后溫度開始回升,至-16℃左1現(xiàn)象1:2013年6月3日,例行分析冷箱夾層右維持穩(wěn)定。現(xiàn)象4:6月3日,冷箱下部夾層氣壓力的密封氣含氧量時,發(fā)現(xiàn)主冷箱下部夾層氣含氧量850Pa(正常值30-400P)。采取部分安全閥蓋板60%(正常值2%以內(nèi))。6月23日升至75%,最微開卸壓措施后,維持在700900Pa高至7%,截止到11月初維持在77%左右。現(xiàn)象2.泄漏點發(fā)展趨勢:2014年1月,冷箱東南角2:6月3日,現(xiàn)場檢查冷箱東南角靠近基礎(chǔ)部位冷基礎(chǔ)部位結(jié)霜,隨環(huán)境溫度下降,有逐步擴展趨勢,箱板出現(xiàn)結(jié)霜、結(jié)冰現(xiàn)象(正常時冷箱基礎(chǔ)無結(jié)外形尺寸約為:hm:2600×300;冷箱南側(cè)亦有結(jié)冰),其外形尺寸約為:hmm:1000×300;至8月霜現(xiàn)象。冷箱基礎(chǔ)溫度為-12.69℃,冷箱底部密封底,受環(huán)境溫度升高影響,結(jié)霜消失,有“出汗”現(xiàn)氣壓力為0.841kPa,冷箱內(nèi)密封氣含氧量為76%。象;進亼9月份,受環(huán)境溫度降低影響,冷箱基礎(chǔ)部位在此期間,在冷箱壁上不同位置開孔插人溫度計探再次出現(xiàn)結(jié)霜,外形尺寸約為lhmm:2000×300。現(xiàn)頭和氧含量分析儀監(jiān)測各點的溫度和氧含量,測點象3:6月3日,冷箱底部基礎(chǔ)溫度-8℃(正常值-4位置如圖1,監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2。T7:(南2000mm,000mm,高高27980mm)33500mm)T8:(南T10:(南985mm,29880mm高15900mm)T5:(南24000mm高380mm)T4:(南3100mm,高7200mm)T3:(東1630mm,T1:(南高380mm)圖1開孔監(jiān)測點位置Fig. 1 Open monitoring point location表2冷箱內(nèi)監(jiān)測氧含量和溫度數(shù)據(jù)表Table 2 Monitoring of oxygen content and temperature in the cold box datasheet[廂想想想128-34.32.04.1-1811-143.523.947.8|-161.3飛-1s6.4.82.4|-185218101.819.6-119.030著。6299m75.142-28433-6,158718.6255-1613a410.92,822-91.8-7.8n01673.0-29.6700-145380-188.82.7|-18.5166-145016.4-185.019.835.870母8-10255427.0|-47.0500|-19.0-、=mm,:m27.0191.916.324.219.6-174.055。-11.1|n201m-167m.-0.51。.50.0-13.538850-65.8730-113948入度|o|ok。 1.s 4.a 1m.s 24.0-dmm。?！?··0。-1·m·14m。1.2a516·上·n0·1M6.上4第1期孫連杰:淺析空分冷箱泄漏的原因和對策3調(diào)查和原因分析漏必須要認(rèn)真考慮。污染和堵塞:珠光砂可能會從漏點部位進入1.冷箱為什么會發(fā)生泄漏?泄漏的發(fā)生是由于管線精鎦塔、主冷及換熱器通道內(nèi)部。熱運動及冷箱中的冰凍結(jié)在設(shè)計的膨脹循環(huán)管之外4.超壓:泄漏的液體氣化或啟動時吹入熱空氣,的結(jié)果。一些管線,尤其是分析管線特別容易產(chǎn)生會引起夾層超壓泄漏5.珠光砂沖刷:泄漏介質(zhì)流動夾帶珠光砂形成2大多數(shù)冷箱都或多或少有一些細(xì)微的泄漏,氣流擾動形成“氣鋸”,對附近設(shè)備管道造成沖刷和這種情況容易使人習(xí)以為常。對于大的泄漏:這些…氣割”種類的泄漏可能導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備故障,所有的操作6.儀表失真:若為儀表導(dǎo)壓管泄漏,漏量增大會人員都應(yīng)該清楚與泄漏有關(guān)的問題。重要的是也要造成儀表指示失真,危及裝置平穩(wěn)運行認(rèn)識到小的泄漏可能釀成大的事故。7.砂爆:液體漏量增大,大量氣化,冷箱內(nèi)壓力3冷箱是低溫精餾產(chǎn)出氧氮產(chǎn)品的核心,其中會升高,嚴(yán)重時有引起砂爆的可能。液體能在珠光塔器林立,管道縱橫,高度達70m,設(shè)備管道壓力從砂內(nèi)形成“液池”。如果裝置停車后引進空氣加溫幾個kPa到85MPa,管線直徑從DN120至DN12重啟,液體會快速蒸發(fā),導(dǎo)致冷箱被破壞。不等,設(shè)備的工作溫度從常溫至-196℃4冷箱內(nèi)設(shè)備多為高強度鋁合金5083,管線多5維持運行的措施和對策為普通鋁合金5A02,鋁材導(dǎo)熱系數(shù)高,但強度相對1.BQG冷箱珠光砂填裝量110n0多,扒砂檢較低,鋁合金的線膨脹系數(shù)一般為23.8*修時間長,且冷箱基礎(chǔ)溫度、夾層氣含氧量和壓力能0.000℃,在金屬中是較大的。一條自冷箱底部夠維持,制定了加強監(jiān)控,維持運行的策略,對冷箱引至頂部的液氮管線,從常溫降至-1%6℃,僅熱脹實施特護方案,現(xiàn)場每2h監(jiān)測一次冷箱的壓力、結(jié)冷縮的長度就達到0.5m之多;霜、變形等情況,冷箱夾層氣壓力突變100Pa時,基5冷箱內(nèi)部苛刻的工作條件管線材質(zhì)和強度,礎(chǔ)溫度突降10℃時通知裝置主管,并增加動態(tài)報警管道補償和管架設(shè)計合理性決定了冷箱是空分裝點。置的薄弱環(huán)節(jié)。其中儀表管線往往是冷箱中最薄弱2.在確保冷箱夾層氣壓力不升的前提下,對冷的管環(huán)節(jié),一般為Φ12×1的普通鋁合金,管線長、箱底部結(jié)冰凍堵的通風(fēng)孔使用蒸氣伴熱管逐漸將其焊縫多、易受沖擊變形、斷裂,導(dǎo)致整個冷箱被迫扒疏通,并保持通風(fēng)孔暢通。砂檢修3.中控每2h記錄一次冷箱基礎(chǔ)溫度、塔內(nèi)壓6.隨著煤化工的發(fā)展氧氣需求量增大,且大型力及冷箱夾層壓力,嚴(yán)格控制冷箱夾層壓力900Pa空分相對能耗降低,冷箱規(guī)模急劇增大,一旦造成事以內(nèi),防止冷箱安全閥起跳出現(xiàn)噴砂。故,危害性大大增加。在快速發(fā)展過程中,設(shè)計還得4.將冷箱密封氣改為氮氣,盡量降低夾層氣含不到充分的時間驗證完善,鑒于冷箱內(nèi)配管的局限氧量,并控制好冷箱各個進入口的氮氣量在10性,本質(zhì)安全得不到確切保證。Nm/h以上,防止冷箱出現(xiàn)負(fù)壓吸亼潮濕空氣。4冷箱泄漏的風(fēng)險5.增加冷箱分析點氧含量分析頻率,由原先的1次/季度改為分析2次/d1.富氧:泄漏介質(zhì)是液氧或氣氧,會造成冷箱內(nèi)6.對冷箱的呼吸閥進行定期校驗檢査,同時在氧含量持續(xù)升高,極其危險。做好防雨措施的前提下,根據(jù)需要對冷箱呼吸閥、人2.低溫凍裂:低溫液體泄漏會導(dǎo)致冷箱基礎(chǔ)溫孔適當(dāng)開口以便冷箱泄壓及置換。目前打開卸壓孔度下降,基礎(chǔ)凍壞、冷箱板凍裂。如果是液體泄漏,共6處:主冷箱東側(cè)35m處微開1個安全閥蓋板泄漏的液體可能通過珠光砂流到基礎(chǔ)上或一個相鄰主冷箱北側(cè)18m處微開1個安全閥蓋板;主冷箱西的位置,甚至沿著垂直或水平管流至冷箱的其它地側(cè)18m處微開1個安全閥蓋板;低壓板式換熱器頂?shù)蜏嘏c特氣第34卷7.為防止靜電、明火等引起爆燃,切斷冷箱壁一壓,但是要嚴(yán)格保證塔內(nèi)壓力大于冷箱夾層內(nèi)壓力,切電源,包括冷箱內(nèi)液位計使用的電加熱器,在冷箱要求塔內(nèi)壓力大于冷箱夾層內(nèi)壓力10kPa,避免珠10m范圍禁止動火作業(yè),并拉警戒線以告知。光砂反向漏入塔內(nèi)。8.針對儀表失真制定應(yīng)對措施,制定了液空調(diào)3)迅速排放塔內(nèi)液體,現(xiàn)場無法進入時開啟工節(jié)閥、粗氬Ⅱ底部液位等調(diào)節(jié)閥波動處理方案。藝氧泵出口自動排液閥,將液體安全排放到排液蒸9操作人員巡檢時必須兩人一組,巡查冷箱四發(fā)器。周有無異常情況,巡檢時需佩戴氧含量報警儀。4)冷箱泄漏時必須確認(rèn)現(xiàn)場不會造成人身傷10.如空分裝置停車發(fā)現(xiàn)有液體泄漏時,要停止害才可以進入冷箱周圍進行處置。冷箱內(nèi)供密封氮氣,防止液體快速蒸發(fā),冷箱內(nèi)壓力14.在確保裝置正常運行的前提下,通過紅外線上升,引起砂爆。成像儀檢測冷箱上整體的溫度分布情況;并嘗試在11.如空分裝置停車,要嚴(yán)格控制塔內(nèi)壓力及冷冷箱上開孔,通過插入熱電阻和取樣分析氧含量的箱內(nèi)壓力,要求塔內(nèi)壓力大于冷箱內(nèi)壓力10kPa,避方式,判斷冷箱內(nèi)泄漏點的具體位置,找到具體位置免珠光砂漏入塔內(nèi)。迅速排放主冷液位,將液體安后,在確保安全的前提下探索實施不停車堵漏方案。全排至排液蒸發(fā)器。12.出現(xiàn)下列情況停車:有液體大量泄漏或冷6冷箱檢修徹底消除泄漏點箱內(nèi)基礎(chǔ)溫度持續(xù)降低;現(xiàn)場檢査冷箱壁有凍裂、基1.在冷箱堅持帶病運行接近21個月之后,2015礎(chǔ)損毀等現(xiàn)象;冷箱夾層內(nèi)氧含量大幅上漲;冷箱夾年3月4日,該空分裝置開始停車檢修,于4月10層壓力持續(xù)上升;當(dāng)冷箱發(fā)生較大泄漏,危急人員或日14:45實現(xiàn)一次開車成功,總共歷時37d,圓滿設(shè)備安全的重大、異常工藝變化:例如發(fā)現(xiàn)上塔壓完成冷箱檢修任務(wù),創(chuàng)造了國內(nèi)相同規(guī)?？辗謾z修力、下塔壓力、冷箱密封氣壓力發(fā)生突變、冷箱噴砂、時間最短的先例。3月4日12:00裝置停車;3月8冒出低溫蒸汽云應(yīng)緊急停空壓機。日9:40冷箱扒砂開始;3月19日16:00冷箱扒砂完13.制定冷箱泄漏緊急處置預(yù)案并培訓(xùn)至每一成;3月20日冷箱內(nèi)水沖洗掃砂;3月21日開始搭位操作員工。工藝應(yīng)急處置要點設(shè)腳手架;3月25日13:30冷箱開始充壓初次查1)及時切斷進塔空氣防止泄漏持續(xù)擴大造成漏,16:00腳手架搭設(shè)完畢;3月26日冷箱施工改造冷箱破裂及砂爆事故。在確認(rèn)大量液體泄漏的情況全面鋪開;3月29日冷箱施工改造完成開始查漏:3下要及時關(guān)閉冷箱夾層密封氣總閥,防止加劇液體月31日冷箱內(nèi)查漏完成,開始拆腳手架;4月3日汽化冷箱超壓。拆腳手架完成,10:00開始裝砂;4月7日冷箱裝砂2)空分裝置停車后,通過冷箱各放空閥緊急泄完成。4月10日1445主裝置高壓氧合格外供。表3冷箱內(nèi)泄漏點一覽表Table 3 list of leak in the cold box位置坐(m)遙度〔℃)f1空氣分型后管與x距際|1攻。量大中703PNO 25AL塔液氮管線連接處附近焊口NL·高度174m箱東南:-193中30725AL上塔丟主渾002兩后排液管FT65702粗氙至粗氫瓶量計處高度30m今箱中冷后度探頭墊片處高信冷箱東北部度2m令箱東南部精國第1期孫連杰:淺析空分冷箱泄漏的原因和對策152.冷箱檢修過程中共査漏、消漏16處,其中最冷箱內(nèi)管道正常伸縮,小管道由于位于大管道上方關(guān)鍵一處漏點為冷箱49m高度處液空氣液分離器且與上塔直接相連,在加溫過程中珠光砂阻礙了大底部排液管根部焊縫裂開(DN20),判斷此漏點為冷管道的伸縮,大管道下方的小管道正常伸縮時撞上箱泄漏的主要漏點(冷箱內(nèi)泄漏點情況見表3);同了大管道,致使該三通根部與上方大管道擠壓變形,時泠箱內(nèi)部更換低溫?zé)犭娮栊?2只、低溫電纜出現(xiàn)裂紋。1351m,儀表導(dǎo)壓管/分析管根部保護改造105處,2)管道壓裂后,三通裂口朝向上塔,管道內(nèi)的儀表管的碳鋼支架改為不銹鋼支架36個,重要管線富氧液空噴向上塔,富氧液空漸漸在冷箱內(nèi)沿塔壁三通處增加加強筋13處;修復(fù)損壞變形的工藝管線流向基礎(chǔ),富氧液空中的氮則蒸發(fā)。隨著時間的推6處,去除排液管線3處;去除多余塔體分析取樣點移,珠光砂在裂口位置的摩擦使裂口變的越來越薄10處,完成了冷箱內(nèi)部管線改造任務(wù)。裂口隨之?dāng)U大。這是冷箱夾層氣內(nèi)氧含量升高的根3.根據(jù)扒砂前期泠箱出現(xiàn)的現(xiàn)象、監(jiān)測的數(shù)據(jù)、本原因扒砂后冷箱內(nèi)管道泄漏點的泄漏狀態(tài)和位置,可以得出結(jié)論引起冷箱出現(xiàn)冷箱密封氣內(nèi)含氧量高、冷7實施效果檢驗箱密封氣超壓、冷箱基礎(chǔ)溫度低的直接原因是WNL42425*2.5AL管道泄漏引起(見圖2)。1.從2013年6月發(fā)現(xiàn)冷箱泄漏至2015年3月空分停車檢修,冷箱堅持帶病運行接近21月之久,且冷箱基礎(chǔ)溫度、夾層氣含氧量和夾層氣壓力得到較好地控制,滿足了客戶的供氣需求,這說明采取第一次查漏的維持運行的措施是有效的。同時該公司做好了冷箱泄漏加重導(dǎo)致突然停車和等待時間窗口計劃檢修的相關(guān)方案,如冷箱扒砂檢修方案,冷箱檢修氣密查漏方案、冷箱檢修腳手架搭設(shè)方案、冷箱內(nèi)儀表取壓管線改造方案和冷箱檢修期間氧氮氣供應(yīng)方案等。2.通過冷箱檢修,徹底消除了冷箱泄漏影響裝置穩(wěn)定運行的隱患。從目前冷箱運行的數(shù)據(jù)看,冷圖2WNL12425*2.5AL管道泄漏情況箱東南角結(jié)冰消失,冷箱上打開的卸壓孔全部關(guān)閉Fig 2 WNL--2-qp25*2. 5-AL pipeline leakage point夾層氣壓力恢復(fù)正常值,夾層氣含氧量由80%降至1)冷箱經(jīng)過長期運行,珠光砂已經(jīng)粉末化,冷0.2%。箱上的橡皮閥門套老化,冷箱密封性變差,在冷箱經(jīng)作者簡介歷多次開停車后,冷箱內(nèi)珠光砂的含水量已經(jīng)比較孫連杰(1973),男,工程師,2002年畢業(yè)于青島科技大高,使冷箱內(nèi)大部分珠光砂結(jié)成了冰塊,在冷箱加溫學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè),現(xiàn)于淄博齊魯比歐西氣體有限責(zé)過程中,冰塊并不會被加溫融化,冰塊的重壓阻礙了任公司從事技術(shù)管理工作。郵箱:lian-jie.smn@olinde.com太陽能分解水制氫取得新進展近日,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所在太陽這個材料易受光腐蝕,光電流起始電位偏正且其光能光電催化分解水制氫研究方面取得新進展。這電流偏低,嚴(yán)重制約其光電催化性能的提高。研究研究成果拓展了空穴儲存層的應(yīng)用,形成理性設(shè)計人員在以Ta3N5為基礎(chǔ)的高效半導(dǎo)體光陽極的設(shè)高效光電極的新策略和新思路,為實現(xiàn)高效太陽燃計構(gòu)建研究中,利用空穴儲存層(HSL)和電子阻擋料制備提供重要的研究基礎(chǔ)。層進行界面修飾,并結(jié)合表面分子助催化劑,所構(gòu)建半導(dǎo)體材料Ta3N5由于其能帶結(jié)構(gòu)符合熱力的復(fù)合光陽極體系在基準(zhǔn)水分解電位(1.23V)下獲學(xué)分解水的基本要求,且具有寬光譜響應(yīng)性質(zhì),是當(dāng)?shù)昧私咏淅碚摌O限的光電流(12.9mA/cm2)。這「太陽能分解水制氡領(lǐng)城研究的熱點材料之是目前國際最高的光電流