空分知识 | 一起主换热器冰堵故障的原因及处理

刘永浩  河南开元空分集团有限公司

摘要: 由于操作不当，造成空分设备分子筛纯化系统的分子筛带水，引起主换热器堵塞，导 致空分设备无法正常运行。因为下游生产急需气体供应，采取非常规方法对主换热器进行反吹操 作，取得良好效果。介绍对膨胀机、主换热器和相应管路进行反吹的具体方法。

1 故障经过 

某厂 KDONAr-6500 /12000 /180 型空分设备在 试车运行期间，由于操作人员疏忽，无意中使空压 机放空阀的电磁阀失电，空压机放空阀瞬间全开， 空压机排气压力由 0. 5 MPa 降到 0. 35 MPa 以下， 但是没有低于 0. 3 MPa。当发现空压机放空阀全开 后随即让空压机电磁阀得电，快速关闭空压机放空 阀，很快空压机排气压力恢复至正常压力。空气预 冷系统设定的水泵停运联锁条件为: 空压机排气压 力≤0. 3 MPa，所以空气预冷系统没有停运。由于 故障发生在晚上，主控室值班人员并没有及时去检 查空气进分子筛吸附器之前的吹除阀是否带水，空分设备继续运行。

在空分设备运行十几个小时之后，发现下塔压 力下降，其中一只分子筛吸附器运行时更明显。同 时空压机排气压力有所上升，主换热器温差加大， 主冷液氧液位不上升，膨胀机增压端排气压力与膨 胀端进口压力压差较大。直到下塔压力低到不能将 下塔液空送入上塔，空分设备已经不能够维持正常 的生产，不得不停车进行处理。

2 故障原因 

初步怀疑是空压机失压造成了分子筛带水，水分和二氧化碳进入主换热器，冻结并堵塞换热 通道。

顺着管线检查时发现，在空气出分子筛吸附器 后总管上的一缓冲罐内存有大量的水，而外来仪表 气源和系统本身的仪表气都与此缓冲罐相连接。此 时二氧化碳含量分析仪因故障尚未运行，通过露点 分析仪检测出仪表空气中水含量较高。将外来仪表 气源与空分设备的仪表气源断开，分别测量外来仪 表气源以及自身仪表气源的露点，排除了外来仪表 气源带水的可能。

查找出带水原因之后，调试二氧化碳含量分析 仪，发现分析仪出现了死机状况，未能测出真实的 数值。更换二氧化碳含量分析仪后再次组织空分设 备开车，对分子筛进行活化。在活化分子筛期间发 现在一只分子筛吸附器工作后期出口空气中二氧化 碳含量总是超标，甚至能够达到 150 × 10^－ 6。分子 筛经过两个周期的活化，吹冷峰值都已达到 140 ℃ 左右，分子筛吸附器出口空气中二氧化碳含量为 2 × 10 － 6，具备了使用条件。

3 换热通道反吹处理 

因为生产任务急，如果采取将精馏塔内液体排 净、静置、加温的方法，最少需要一周的时间。空 分设备的主换热器为分体设计，氧气、氮气、污氮 气各一组 ( 如图 1 所示) ，对膨胀机、主换热器和 相应管路进行反吹，以排除水分，尽早恢复空分设 备运行。

1) 将下塔的液空尽量多地送入上塔，排净 剩余液空，关闭所有连接高、低压的阀门并现场 确认。

( 2) 从膨胀机吹除阀处接入分子筛吸附器后 的干燥空气，关闭膨胀机进口切断阀，脱开增压端 进口阀，对膨胀空气管路进行吹除，至露点合格。

( 3) 从下塔液空吹除阀处接入分子筛吸附器 后的干燥空气。

( 4) 关闭进入污氮气、氮气组主换热器的空 气阀门，脱开空气进入氧气组的外围空气管道与冷 箱相连处的法兰进行反吹; 并用微量水分析仪检测 露点，直至所有露点达 － 60 ℃ 后将管路恢复，准 备反吹下一组。

( 5) 关闭进入氮气、氧气组主换热器的空气阀门，脱开空气进入污氮气组的外围空气管道与冷 箱相连处的法兰进行反吹; 并用微量水分析仪检测 露点，直至所有露点达 － 60 ℃ 后将管路恢复，准 备反吹下一组。

( 6) 关闭进入污氮气、氧气组主换热器的空 气阀门，脱开空气进入氮气组的外围空气管道与冷 箱相连处的法兰进行反吹; 同样用微量水分析仪检 测露点，直至所有露点达 － 60 ℃后将管路恢复。

主换热器所有单元反吹彻底后，重新向精馏塔 内送气。

对比反吹前后的运行数据，发现反吹效果极 好，主换热器阻力明显下降，下塔压力恢复正常， 主换热器热端温差在 3 ℃以内。空分设备重新开车 直至正常出氧，总共用时 12 小时，大大缩短了停 车检修的时间。

4 结束语 

经过此次分子筛带水进而使主换热器堵塞故障 的处理，笔者对空分设备的操作又有了重新的认 识。遇到问题时只有积极思考，准确判断才能快速 处理问题。由于水平有限难免存在纰漏，还请广大 同行多加指教。