主冷排放阀开度过大引起的故障及处理措施
第 24卷第 3期
2006年 6月
低 温 与 特 气
Low Temperature and Specialty Gases
Vo1．24，No．3
J ．2006
主冷排放阀开度过大 引起的故障及处理措施
刘洪敏 ，孙冬青
(中原石化有限责任公 司 水气车间 ，河南 濮 阳 457000)
摘要 ：2005年 2月 中旬我 空分装置精馏 工况出现异常情 况 ，表面 现象极 似冻堵 。经 详细 分析 ，终 于发现造 成工
况异常的原 因是 主冷排放 阀开度过大。关小主冷排放 阀后 ，精馏工况恢复正常。从而避免 了一次停车事 故。
关键词 ：主冷 ；排放 阀 ；故障 ；处理
e01tt~类号 ：TQll6．11 文献标识码 ：C 文章编 号 ：1007-7804(2006)03-0024-03
A Trouble Caused by Over-Opened Vent-Valve of The
Condensing-Evaporator And Its Counterm easure
LIU Hong—min， SUN Dong—qing
(Utility Department of Zhongyuan Petrochemical Co．Ltd．，Puyang 457000，China)
Abstract：Faced wit}l a strange ope rating mode happe ned in Feb．， 2005。we study the phenomena carefully and find it si—
miliar to freezing．Analyse the causes one by one an d at last find out its reason that vent—valve of condensing-evaporator
opened SO widely．Such we avoid shutting down an d come back to th e regularity subsequently．
Key W ords：condensing—evaporator；vent—valve； trouble； countermeas ure
1 流程简述
原料空气 (9600 Nm ／h)经空压机压缩至 0．8
MPa(表压 ，下 同)，预冷后进入分子筛除去水和
二氧化碳后进入冷箱 ，在主换热器和液化器中与返
流的产品氮气和废气换热后 ，原料空气被冷却到液
化温度 (约 一171 oC)，大部分空气被液化 ，空气
进入精馏塔分离成为高纯氮 (O <10×10～，3000
Nm ／h)和富氧液空 。塔底部的富氧液空通过节流
阀节流后 (压力 0．4 MPa)进入冷凝蒸发器 ，在主
冷内与氮气进行热交换 ，氮气被液化 ，作为精馏塔
的回流液 ，部分液氮作为液体产品取出。而液空被
蒸发为废气 ，经过过冷器和液空进行换热后 ，再经
过液化器升温至 一153℃ ，进入透平膨胀机绝热膨
胀对外作功 ，给装置提供冷量 。
膨胀废气经液化器 、主换热器复热至常温后引
出精馏系统 ，其 中部分用于分子筛再生气 ，部分去
预冷系统 ，其余 的放空。产品氮气 由塔顶引出 ，经
主换热器复热至常温 (11℃)，经压力调节阀保持
一 定压力 (0．75 MPa)送至用户。
PF一109是 主冷 底部 的排放阀 ，其作用 在于 排
收稿 日期 ：2006-03-22
放碳氢化合物 (c H )，以防 c H 在主冷底部积
聚而引发爆炸事故 。我车间 自从开车以来 ，采取的
操作方法为连续排放 ，即一直保持 PF-109阀微开 。
精馏系统流程简图见图 1。
废气
原料 空气
氨气
‘
图 1 精馏 系统简图
C．精馏塔 ；K 主冷 ；E1．主换 热器 ；
E2．液化器 ：E3．过 冷器 ；ET．膨胀机 。
2 故障经过
自2005年 2月 15日左右起 ，装置的工况慢慢
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第3期 刘洪敏 ，等：主冷排放阀开度过大引起的故障及处理措施 25
开始发生了一些变化 ，其主要特点表现为氮产量增
加 ，而纯度下降，主换热器热端温差加大 ，主冷压
力升高。
表 1是 2005年 2月 15日一2005年 3月 8日的
一 些代表性数据。
表 1 一些 代 表性数 据
分析上 表可 以看 出，这 种故障为 “软故 障”，
即工况逐步恶化。2月 15日之前装置运行稳定 ，数
据具有代表性，为典型 的正常操作参数。慢慢 的，
膨胀机前温度逐渐下 降，伴之 主冷蒸发压力升高，
进气量降低 ，氮产量增加 ，塔阻力先降后升，至 2
月 27日氮气量已达到 3409 Nm ／h，此时主换热器热
端温差 已升至 5℃左 右，呈现 出较为典型 的 “冻
堵”现象。我们仔细查 阅了操作记录，发现分子筛
露点、二氧化碳含量从未超标，但考虑到该套装置
已经运行将近一年半 (说 明书上指 明其运行周期为
一 年)，超过了正常的运行周期，有可能是长期运行
导致微量水和二氧化碳逐渐聚积而冻堵。考虑到 当
时全厂正处于用氮高峰 ，停 车加温不允许 ，为继续
运行 ，我们于 2005年 2月 27日采取 了降低负荷的
运行方法 ，即将空 气进 冷箱压力 由 0．83 MPa改为
0．8 MPa，将少量空气由空压机处放空。工况有所好
转，氮气产量下降 ，塔阻力上升 ，纯度 上升。但 膨
胀机前温度继续降低。主换热器热端温差变化不明
显，冷箱冷量仍显不足。至 3月 5日，又明显表现
出降低负荷操作前 的工况 ，这种结果表明降低负荷
操作不能从根本上解决这一问题。
3 故 障原 因分析及 处理
面对工况继续恶化情况 ，似乎解决的办法只有
一 个 ，即停止冷箱运行 ，进行加温吹除。但是分析
此次故障现象有一个较为反常的情况 ，即膨胀机前
温度一直在持续下降 ，若是 由于冻堵 ，则表 明主换
热器不能将冷量完全回收。这种情况下 ，操作上应
尽可能加大膨胀机的制冷量 ，可是这次故障的一个
重要现象是膨胀机前温度偏低 ，若加大膨胀机 的冷
量 ，则膨胀机后将出现液化温度。这在操作上是不
允许的，因为膨胀 机后 出现 液体会损 害叶轮。如
此 ，在操作上出现了进退两难的局面 ，若不加大膨
胀机冷量 ，则主换热器热端温差继续加大 ，若加大
膨胀机冷量 ，则机后出现液体。
经过仔细分析此种故障，我们认 为这种现象虽
很象换热器冻堵 ，但实际情况却并非如此。认真分
析流程，排除一些疑似因素 ，我们最终将分析重点
放在了 PF一109阀上 。
我们平时对 PF一109阀的操作是连 续排放 ，即
一 直保持其微开 。同时密切监视主冷底部碳氢化合
物含量 ，自 1994年 11月运行以来 ，从未对此阀重
视过 ，一旦碳氢化合物含量升高就将其开大一些。
经分析流程 ，若 PF一109阀开度过大 ，就会有
大量的液体从主冷底部流出经过过冷器 、液化器加
温后进入膨胀机 ，由于液体的汽化过程需要吸收大
量的蒸发潜热 ，故主冷液空在经过过冷器 、液化器
后温度复热不到正 常温度 ，造 成膨胀 机前温度降
低。与此 同时 ，过 量的液体 占据 了主冷 废气的通
道 ，使蒸发废气排气不 畅，造成主冷压力升高。主
冷 的正常工作程序是 液空被氮气加热蒸发成废气，
同时氮气被液空冷凝成液氮 。现在大量的液空从主
冷底部流走 ，主冷废气 出路不畅，造成主冷 的换热
负荷降低 ，氮气的液化量减少 ，进而回流量也随之
减少 ，使塔阻力降低 ，氮纯度下降。随后 ，主冷压
力持续升高，塔底液空向主冷的补给量减少 ，参与
精馏的空气量增加 ，造成塔内气速增加 ，塔阻力上
升 ，氮气产量增加。
为了验证这种推测是否正确 ，我们 自3月 5日
起逐渐关小 PF一109阀 ，从表 1数据可见 ，经处理
后各项工艺指标逐渐趋于正常。自3月 8日后工况
已完全恢 复。在关小 PF一109阀的同时 ，我们密切
关 注主冷 内碳氢化合物的含量 ，分析次数 由原来的
1次／24 h改为 3次／24 h。经几天的跟踪分析 ，发
现碳氢化合物含量上升幅度不明显。
【下转第 28页】
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28 低 温 与 特 气 第 24卷
生，可以用数根细金属丝按 孔点插下 ，将二者准确
重叠在一起后抽 出，再拧紧螺丝 。
3．4 保证部件转动灵活
如果阀体转子的转动角度不到位 ，样品无法完
全输入色谱柱 ，所以转动部分的滚珠轴承应定期涂
抹黄油等润滑剂 ；如果采用 自动进样器 ，要按照说
明书要求 ，准确设定空气压缩机的工作压力上下限
值 ，保证动力充足 ，六通阀转动灵活。
3．5 阀体 的清 洗
所有部件拆开后 ，泡人中性洗涤剂中超声清洗
20 min，再 分别用 纯水 、甲醇漂洗 ，用 氮气 吹 干
后 ，在 150 oC下烘干。重新组装后 ，再次用氮气吹
扫 。
4 结 论
六通阀气体进样器相对于传统的注射器 ，很好
地解决了样品吸附、进样反冲压力大 、重复性差的
问题 ，并且减轻了工作人员的劳动强度 ，提高了工
作效率 ，应当在气体分析实验室中普及使用 。只要
操作方法正确 ，注意定期维护 ，就能得到良好的重
复性。
参考文献：
[I]吴方迪 ．色谱 仪器维 护 与故 障排 除 [M]．北 京 ：化
学工业出版社 ，2001．
[2]刘虎威 ．气相色谱 方法 及应 用 [M]．北 京 ：化学 工
业 出版社 ，2000．
[3] 日本岛津仪器公司 ．MGS-4型六 通阀气体进 样器操作
说明书 [z]．
作 者 简介 ：
王 倩 (1979-)，女 ，助 理 工程 师 ，现在 国家环 境保
护总局标准样 品研究所 工作 ，主要从 事气 体标 准样品 的研
制工作 。
【上接第 2O页】
3．主换通道上增设的流路调整阀 (即调偏 阀)
及各组主换 出口增设的温度测点 ，极大地方便 了观
察各板式的工作状况及调整主换 的换热负荷分布 。
4．由于本次 改造增设 了氧液化器 ，液氮 与氧
气复热后低温气体进入 主换氮气通道 ，可 以进一步
回收其冷量 ，增加进塔空气含湿量 ，使主冷液位上
升 ，增加 主冷液氧采出量 ，提高了装置 的安全性 。
这种氧液化器的投用对 主冷液氧的取 出影响较大 ，
这也是开车前所没有想到的。但在操作氧液化器时
需要注意控制 氧液化器氮侧出 口温度不低于 一182
℃ ，以免液体进入主换氮气通道 ，形成液阻 ，造成
氮气出塔阻力加大 ，进而影响主塔工况 。
5．在操作上体现了填料塔空5-~5t6的特点 ，即：
(1)分离效率高，氧提取 率 由原有的 85％ 提高到
98％。 (2)操作弹性大，加工空气量 在 28 000～
38 000 Nm3／h变化，而氧气纯度基本保持不变。
参考文献 ：
[I]刘庆龙 ．管 式 3200 m’／h空分设备 扩容改 造 [J]．深
冷技术 ，2001，(I)：31-33．
[2]季海涛 ，等 ．主换热器 热端 温差 过大 的原 因分 析和处
理 [J]．深冷技术 ，2004，(5)：25-28．
作者简介：
季海涛 (1957．)，男 ，1982年 毕业 于 大 庆石 油学 院化 工
机械专业 ，原为天津石化空 分厂 副厂长 ，现 任天 津石 化公司
100万 t／a乙烯炼化一体化 项 目公用 工程 组 负责人 ，高级工
程 师 。
【上接第 25页 】
由于在以前 的操作 中我们对 PF一109阀认识不
足 ，一直保持其微开 ，一旦 c H 含量升高 ，就将其
开大 ，逐渐造 成其越开越 大 ，直至出现这种反 常情
况。现在我们采取 的方法是微开 PF一109阀连续排
放 ，若碳氢化合物含量上升 ，则采用爆破吹除法 ，多
开关几次碳氢化合 物含量即可下降 ，下降后仍保持
其微开 ，从而彻底解决 了此故障。
4 结 论
由于对此次故障判断准确 、处理得当，从而避免
了一次停车过程。经粗略估算 ，仅电费就可节省近
6万元 ，还有大量的人力 消耗 。从 此次事件 中，我们
要吸取经验教训 ，将工 艺、设 备 的每 一处都考虑周
到 ，提高操作水平 ，完善工艺流程 ，积累工作经验 ，保
障空分设备 的安、稳 、长 、满 、优运行 ，以确保 向后系
统提供合格的氮气。
作者简介 ：
刘洪敏(1972-)，男 ，1993年 毕业 于 西北 大学 有 机工 艺
专业。工程师。历 任中原石化水气车 间空分装置 值班长 、工
段长及车间技术组长等职 。现在 石油大 学 (北京 )攻读 硕士
研究生。
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