预冷系统及相关操作简介

预冷系统及相关操作简介

吐力帕尔,王亮,冯涛,徐冰,罗乾武

（中国石油独山子石化公司 新疆克拉玛依市 833699）

摘 要 ：预冷系统作用是将压缩空气冷却净化后送去纯化系统，本文浅谈预冷系统及相关操作

关键词：预冷系统；介绍；操作；原因及处理

引言：预冷系统在空分装置的作用

KDONAr-6000/18000/180装置的预冷系统将压缩后的空气加工后送往分子筛纯化系统，其作用是将压缩后空气冷却降温、析出水份、清洗空气中机械杂质、除去酸性气体，最终出塔空气达到分子筛吸附要求。预冷系统由空冷塔，自循水池、凉水塔、水泵，冷冻机、管线、阀门连接构成，并安装有各类仪表用来监控压力、温度、液位等参数。下面简析预冷工艺系统和相关操作与处理。

一、流程简介

（一）压力为0.48-0.52MPa、温度90℃左右的压缩空气，从空冷塔下塔经多孔性结构均匀分布进入塔中，自塔底至塔顶依次与常温水、低温水进行冷热交换，在塔顶空气温度降至5-15℃后，送往分子筛系统。由于单位体积的空气在相同压力下、随温度的降低其饱和含水量减少，所以压缩空气在空冷塔内降温后其中部分水份会析出，此外塔内空气和水在填料聚丙烯共轭环、不锈钢矩鞍环表面接触，过程中部分酸性气体（NH3、SO2、NO2、CI2、HCl等）也被溶入水中带走，水洗净化过程中还可以除去机械杂质和灰尘等。

（二）常温水泵将自循水池来的水输送至塔体中段，在空冷塔内的下段通过布水器洒落于塔内填料聚丙烯共轭环、不锈钢矩鞍环表面，在表面与空气接触冷却，最后由塔底部流出回到自循水池。塔中部中心筒内的水，经低温泵输送至冷冻机，被冷却降温后送往空冷塔上部，这部分水称为低温水，在空冷塔内的上段经布水器洒落于填料表面与空气接触。空冷塔上段采用低温水冷却空气、下段采用常温水冷却空气，其分段冷却目的是节能降耗.预冷系统流程

                                  图1

二、工况及设备异常操作处理分析：

（一）空冷塔液位计异常分析

1 仪表故障造成的空冷塔液位计显示异常

1.1空冷塔液位计设计有三支，其中两支为压差式液位计（LICS1101-1、LICS1101-2）现场测量后，经过变送器最终引至DCS显示空冷塔液位，由于液位过高塔内水会窜入空气管线、造成事故，所以当空冷塔的两支液位计（LICS1101-1和LICS1101-2）测量的液位同时达到高液位联锁值时，触发联动、相对应一套空分系统停产。另一支空冷塔液位计为现场磁翻板液位计。压差式液位计是由塔内液面部位上下接入引压线，引出至变送器，然后通过变送信号传输至仪表控制柜，最后产生具体数值显示被引至DCS，操作人员进行监控液位数值。在正常生产中DCS监控空冷塔液位计LICS1101-2仪表故障后，则会出现该液位计通道故障报警、显示值不准确的现象。

1.2 液位计LICS1101-2仪表故障判断及原因：通过排查其他两支液位计显示情况，若检查LICS1101-1液位趋势正常平稳，现场读取磁翻板液位计也未发现异常波动，则判断为LICS1101-2液位计仪表故障。具体原因有压差液位计的上下部引压线堵塞引起测量不准确，变送器损坏或接线松动信号中断，仪表卡件损坏，信号传输的通道故障，都会造成液位计故障。

2.1正常生产中空冷塔的液位通过液位控制阀（LCV1122）的自动调节，保证空冷塔液位在指标范围内，实际液位值高于设定液位值时，LCV1122阀自动开大；实际液位值低于设定液位值时，LCV1122阀自动关小。当空冷塔液位异常下降，液位控制阀（LCV1122）应自动执行适当关阀动作，若现场观察发现该阀门开度增大或未动作，则判断为现场该阀门故障，

2.2故障原因可能为阀门卡涩、阀门仪表气中断或压力不足、阀门定位器故障、仪表气减压阀漏气等。应联系仪表查明原因进行处理，同时现场迅速关闭液位控制阀（LCV1122）前后手阀，通过手动调节旁通阀来控制空冷塔液位，待仪表人员处理好液位控制阀（LCV1122）并调试正常后，重新投入使用。

3常温水泵故障对空冷塔液位的影响。

3.1如图2所示，空分装置有A#/B#两套预冷系统各自独立生产运行，共4台常温水泵、A#/B#两套预冷系统各2台泵，2台泵中保持一台泵运行，一台泵备用。图中看出A#空冷塔和B#空冷塔共用一条回水管线去自循水池。自循水池的水共用一条入口管线去向4台常温水泵入口。

（二）低温泵故障原因和处理

1.1空冷塔内中心筒的水经低温水泵升至一定压力，先去冷冻机被冷却降温，然后由空冷塔上段进入，在塔内上段和空气接触换热。

当低温泵故障停泵后，冷冻机内没有流动的低温水、机组管束中水保持静态，若冷冻机未停不断制冷则静态的水会结冰，进而管束被冻裂、损坏机组。因此冷冻机出水线装有水流量开关，低温泵故障后、进入冷冻机的水流量为零，冷冻机由于水流量开关断开后自动停机。

1.2原因分析：中心筒液位低塔内气体被吸入泵体内、泵过滤器堵、进出口阀故障、这些原因容易造成泵吸不上量、水流量不足。机械故障则易造成机泵停机、

1.3处理原则：

1.3.1运行泵故障时迅速启动备用机泵，检查冷冻机运行情况。

1.3.2 监控中心筒液位，保证机泵的供水。定期清理机泵过滤器、检查进出口阀完好，配合电气、钳工做好机泵的振动、温度监测。

（三）冷冻机常见故障原因及处理

1.1 冷冻机的作用主要是为空分空冷塔上段提供冷冻水来冷却空气，冷冻机是由制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。                                  

1.2.压缩机排气压力过高，常见原因有系统内有大量空气或其他不凝性气体 、冷凝器结垢、 冷却水量不足或冷却水温过高 、制冷剂充装量过多 。根据原因处理措施有排除不凝性气体、 清洗冷凝器换热管 、调整冷却水量或水温至正常值、 放出过多制冷剂 。

1.2.3压缩机吸气低，蒸发器结垢、换热效果降低，制冷剂不足，测量的压力不正确。处理措施为清洗换热器提高换热效果，开大供液阀、补充制冷剂，检查压力测量和传输是否正常。

三、 结论

  压缩空气经预冷系统降温、初步净化后送往分子筛系统，最后进入精馏塔低温分馏成合格的氧、氮产品。如果预冷系统后的空气温度过高、杂质过多，直接影响分子筛的吸附效率，导致空气的露点、CO2超标，最终既不能满足精馏工况，在低温环境下又容易冻堵管线损坏设备。所以预冷系统的正常运行对最终产品影响很大，需要准确的排查故障、正确的事故处理，精心操作、才能保证平稳生产。

参考文献

（1）陈朝东，郭飞，和明清.《循环水处理技术问答》，北京：化学工业出版社，2006.8

（2）《中国石油独山子石化公司公用工程部2#水汽装置操作规程》