CN102767987B - 一种解决主换热器堵塞的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解决主换热器堵塞的方法，包括步骤：1）空气分离系统停车，卸掉装置内的压力，关闭上精馏塔与下精馏塔之间的阀门；2）当二氧化碳和/或机械杂质堵塞主换热器时，加温气体从主换热器的一端进入其内部，从另一端排出，直至主换热器导通；3）当水分含量超过预设值堵塞主换热器时，加温气体反流吹扫，直至主换热器导通。本方法只对主换热器进行加温处理，即空分系统的局部加温，从而避免了再次启动该系统时需要制取大量用来冷却精馏塔内容器、管道和积累液体所需的冷量，此外还减少了加温气体的流量，进而节省了加温和启动投运的时间。上述解决方法简便，节省时间，还降低了能量消耗，因此，降低了生产成本。

Description

一种解决主换热器堵塞的方法

技术领域

本发明涉及空气分离设备技术领域，特别涉及一种解决主换热器堵塞的方法。

背景技术

现代大型空气分离设备，无论是常规流程还是内压缩流程，均采用常温分子筛净化、空气增压透平膨胀制冷和全精馏制氩工艺。由于金属加工工艺和制造能力的提升，空气分离装置冷箱内的换热设备基本采用板式换热器，由于板翅式换热器具有传热效率高，结构紧凑，体积小等优点，因此，在板式换热器中应用较多的是板翅式换热器。

空气分离装置的工作过程是：压缩后的空气经洗涤降温后，在分子筛吸附器内利用分子筛的选择吸附性清除空气中的杂质，而后进入主换热器，与其它通道内返流的低温气体换热，将空气冷却至接近液化的温度，进入空气分馏塔；在空气分馏塔中液体与气体充分接触，并根据组成空气的各组分饱和温度的不同，运用精馏原理进行分离，从而得到不同的产品。在上述工作过程中，将空气在主换热器内冷却到必要的温度状态十分重要。

但是，在空分装置的长期运行过程中，由于各种原因使得引进主换热器中的水分、二氧化碳增加，因冻结积累而造成通道堵塞，以及由于分子筛粉末、金属碎屑及其他固体杂质等带入换热器造成的机械杂质堵塞现象，尤其是主换热器堵塞现象较为常见。

目前，解决主换热器堵塞的常用方法是停止生产，并进行全系统加温操作。即：首先，停止整个空分系统的生产，卸掉装置内的压力，排放装置内低温液体，并静置一段时间；当装置内残余的低温液体蒸发后，对系统整体进行加温处理，直至装置内固态的CO₂和水分升华或蒸发成为气体，并由未饱和的加温气体带出装置。

从上述过程可知，整个空分系统停机，进行大加温操作，会延长空分装置的非运行时间(周期)，在加温过程和再次启动过程均需要对整个系统的容器、管道等进行复热和制冷，但是这个过程中没有产品产出是纯耗能过程，这将会增加生产成本。

因此，如何提供一种解决主换热器堵塞的方法，以降低生产成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决主换热器堵塞的方法，以降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种解决主换热器堵塞的方法，用于导通因水分、二氧化碳冻结而造成的堵塞，包括以下步骤：

1)、空气分离系统停车，卸掉装置内的压力，关闭上精馏塔与下精馏塔之间的阀门；

2)、当二氧化碳和/或机械杂质堵塞主换热器时，加温气体从所述主换热器的一端进入其内部，从另一端排出，直至所述主换热器导通；

3)、当水分含量超过预设值堵塞所述主换热器时，加温气体反流吹扫，直至所述主换热器导通，其中，主换热器正常工作时从上部进口到下部出口为加温气体正流吹扫。

优选的，上述的解决主换热器堵塞的方法中，所述步骤2)具体包括：

21)、启动提供加温气体的空气压缩机，投运分子筛吸附器，所述空气压缩机的输出端与所述主换热器的进口相连，加温气体正流吹扫；

22)、检测所述主换热器出口端的吹除阀或所述下精馏塔的吹除阀排出的气体的露点；

23)、当检测到的气体的所述露点小于-60℃时，停止向所述主换热器吹加温气体。

优选的，上述的解决主换热器堵塞的方法中，所述步骤2)具体包括：

21)、保证加温气体的露点小于-60℃；

22)、加温气体的气源出口与所述主换热器的出口相连；

23)、解开膨胀机增压端出口管道与所述主换热器连接管道的法兰，并将所述法兰撑开预设宽度的缝隙；

24)、打开加温气体的气源，加温气体进入到主换热器内，并从所述法兰的缝隙处排出，直至所述主换热器导通。

优选的，上述的解决主换热器堵塞的方法中，所述步骤3)具体包括：

31)、检测加温气体的露点是否小于-60℃；

32)、加温气体的气源出口与所述主换热器的出口相连；

33)、解开膨胀机增压端出口管道与所述主换热器连接管道的法兰，并将所述法兰撑开预设宽度的缝隙；

34)、打开加温气体的气源，加温气体进入所述主换热器内，并从所述法兰的缝隙处排出，直至所述主换热器导通。

优选的，上述的解决主换热器堵塞的方法中，所述加温气体的气源出口与所述主换热器下部的空气管吹除阀、所述下精馏塔的底部吹除阀或/和膨胀机吹除阀相连。

优选的，上述的解决主换热器堵塞的方法中，所述加温气体的气源为仪表气源或/和分子筛气源。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种解决主换热器堵塞的方法，包括以下步骤：1)、空气分离系统停车，卸掉装置内的压力，关闭上精馏塔与下精馏塔之间的阀门；2)、当二氧化碳和/或机械杂质堵塞主换热器时，加温气体从主换热器的一端进入其内部，从另一端排出，直至主换热器导通；3)、当水分含量超过预设值堵塞主换热器时，加温气体反流吹扫，直至主换热器导通，其中，主换热器正常工作时从上部进口到下部出口为加温气体正流吹扫。本方法只对主换热器进行加温处理，即空分系统的局部加温，避免了对整个系统进行加温，从而避免了再次启动该系统时需要制取大量用来冷却精馏塔内容器、管道和积累液体所需的冷量，此外还减少了加温气体的流量，进而节省了加温和启动投运的时间。上述解决方法简便，节省时间，还降低了能量消耗，因此，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的解决主换热器堵塞的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的加温气体正流吹扫的工艺流程图；

图3为本发明实施例提供的加温气体反流吹扫的工艺流程图；

图4为本发明实施例提供的排出水分的加温气体反流吹扫的工艺流程图；

图5为本发明实施例提供的加温气体正流吹扫的操作原理图；

图6为本发明实施例提供的加温气体反流吹扫的操作原理图。

具体实施方式

本发明核心是提供一种解决主换热器堵塞的方法，以降低生产成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，本发明公开了一种解决主换热器堵塞的方法，包括以下步骤：

步骤S1：空气分离系统停车，卸掉装置内的压力，关闭上精馏塔与下精馏塔之间的阀门；

为了对主换热器进行清理，需要首先将空气分离系统(以下简称空分系统)停车，即停止整个空分系统的生产；为了保证在工作过程中的安全性，操作者需要卸掉装置内的压力，以防止高压气体对人体的伤害；然后排放装置内低温液体，并静置一段时间，关闭下精馏塔C1与上精馏塔C2之间的节流阀V2和V3，使得加温气体不能通过下精馏塔流通到其他容器，避免其他容器、管道的复热。

步骤S2：当二氧化碳和/或机械杂质堵塞主换热器时，加温气体从主换热器的一端进入，另一端排出，直至主换热器导通；

当检测为二氧化碳堵塞时，可将加温气体充入到主换热器内部，该过程是对主换热器内容器、管道等的复热过程，装置内的二氧化碳固体在升温过程中得到热量升华为气体，并由未饱和的加温气体带出装置，直至主换热器导通。

当检测为机械杂质堵塞主换热器时，由于加温气体的气流托起作用或吹动作用，使得主换热器内部的机械杂质随加温气体从主换热器内排出，从而使得主换热器导通。

步骤S3：当水分含量超过预设值堵塞主换热器时，加温气体反流吹扫；其中，主换热器正常工作时从上部进口到下部出口为加温气体正流吹扫；

在实际工作中，主换热器由于水分含量超出预设值时也会发生堵塞的现象。如果采用加温气体正流吹扫，加温气体从主换热器上部通入，冻结的水分受热融化而向下流动，由于主换热器下部温度较低，一般在-100℃以下，融化了的水分会冻结而堵塞空气通道，使得加温无法进行。

鉴于上述技术问题，本发明实施例中采用加温气体反流吹扫工艺，即加温气体由主换热器下部通入，即加温气体由低温侧向高温侧流动的过程。由于加温气体的不饱和性，使得水分被加温气体带出主换热器，从而达到处理因带水引起的主换热器堵塞的目的。

本方法只对主换热器进行加温处理，即空分系统的局部进行加温，避免了对整个系统加温，从而避免了再次启动该系统时需要制取大量用来冷却精馏塔内容器、管道和积累液体所需的冷量，此外还减少了加温气体的流量，进而节省了加温和启动投运的时间。上述解决方法简便，节省时间，还降低了能量消耗，因此，降低了生产成本。

请参考图2和图5，本发明实施例中提供的步骤S2具体包括：

步骤S21：启动提供加温气体的空气压缩机，投运分子筛吸附器，空气压缩机的输出端与主换热器的进口相连，加温气体正流吹扫；

启动空气压缩机，投运分子筛吸附器，按照正常空气流路向塔内导气，使空气压缩机提供的加温气体从主换热器的上部进入主换热器内部，并从主换热器的下部排出。

步骤S22：检测主换热器出口端的吹除阀或下精馏塔的吹除阀排出的气体的露点；

由于在实际应用中，有些空气分离设备的主换热器下部的排气通道设置有吹除阀V11，操作者可打开该吹除阀处V11并检测此处的露点；

而有些主换热器的排气通道直接与下精馏塔C1相连，并在下精馏塔C1处设置吹除阀V12，因此，在实际操作中，需要检测吹除阀V12处的露点。

本领域技术人员可以理解的是，在实际操作中，为了更进一步的降低能源的浪费，在对设置有吹除阀V11的主换热器进行操作时，可将主换热器与下精馏塔C1之间的阀关闭，即进一步降低了进入下精馏塔C1的热量。

步骤S23：当检测到的气体的露点小于-60℃时，停止向主换热器吹加温气体。

当检测到主换热器的吹除阀V11或下精馏塔C1的吹除阀V12排出的气体的露点小于-60℃时，二氧化碳已经从固体升华为气态，并随加温气体排出主换热器，此时，二氧化碳固体已排放干净；在加温气体流通过程中由于其吹动作用，使得主换热器内部的机械杂质随加温气体从主换热器内排出，从而使得主换热器导通。

参考图3和图6，本领域技术人员可以理解的是，本实施例提供的步骤S2还可以通过反流的方式进行，具体的步骤包括：

步骤S21：保证加温气体的露点小于-60℃；

首先需要检测加温气体的露点，并确保加温气体的露点小于-60℃，避免因加温气体含水分而造成加温失败。

步骤S22：加温气体的气源出口与主换热器的出口相连；

加温气体的出口与主换热器下部的吹除阀V11相连或与下精馏塔的吹除阀V12相连，使得加温气体可以从吹除阀进入到主换热器的内部，本领域技术人员可以理解的是，加温气体进入的吹除阀可以为一个或多个，只要能使得加温气体进入到主换热器内部，可根据不同的需要选择不同位置的吹除阀。

步骤S23：解开膨胀机增压端出口管道与主换热器连接管道的法兰，并将法兰撑开预设宽度的缝隙；

解开膨胀机增压端出口管道与主换热器连接管道的法兰，将法兰撑开预设缝隙，优选地，可撑开10mm左右的缝隙，为加温气体的流通提供通道。

步骤S24：打开加温气体的气源，加温气体进入主换热器内，并从法兰处排出，直至主换热器导通。

打开导入加温气体的气源，使气源向主换热器充气，气体从撑开的法兰缝隙处排出，从而达到加温主换热器的目的。该加温过程使得固体二氧化碳升华，并随加温气体排出主换热器；此外，由于气流的托起作用，将主换热器的少量机械杂质带出主换热器，从而达到排除机械杂质的目的。

参考图4和图6，本发明实施例中提供的步骤S3具体包括：

步骤S31：保证加温气体的露点小于-60℃；

首先需要检测加温气体的露点，并确保加温气体的露点小于-60℃，避免因加温气体含水分而造成加温失败。

步骤S32：加温气体的气源出口与主换热器的出口相连；

加温气体的出口与主换热器下部的吹除阀V11相连或与下精馏塔的吹除阀V12相连，使得加温气体可以从吹除阀进入到主换热器的内部，本领域技术人员可以理解的是，吹除阀可以为一个或多个，只要能使得加温气体进入到主换热器内部，可根据不同的需要选择不同位置的吹除阀。

步骤S33：解开膨胀机增压端出口管道与主换热器连接管道的法兰，并将法兰撑开预设宽度的缝隙；

解开膨胀机增压端出口管道与主换热器连接管道的法兰，将法兰撑开预设缝隙，优选地，可撑开10mm左右的缝隙，为加温气体的流通提供通道。

步骤S34：打开加温气体的气源，加温气体进入主换热器内，并从法兰处排出，直至主换热器导通。

打开导入加温气体的气源，使气源向主换热器充气，气体从撑开的法兰缝隙处排出，从而达到加温主换热器的目的。该加温过程使得固体水分液化，并随高速的加温气体排出主换热器，从而使得主换热器导通。

优选地，本实施例中加温气体的出口与主换热器下部的空气管吹除阀V11、下精馏塔的底部吹除阀V12或/和膨胀机吹除阀V13相连。

为了降低生产成本，在具体的实施例中由仪表气源或其他空分装置分子筛气源作为加温气源，使用中由仪表气源或分子筛后引出一根管道，与吹除阀相连，从而实现对主换热器的加温操作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种解决主换热器堵塞的方法，用于导通因水分、二氧化碳冻结或机械杂质而造成的堵塞，其特征在于，包括以下步骤：

1)、空气分离系统停车，卸掉装置内的压力，关闭上精馏塔与下精馏塔之间的阀门；

2)、当二氧化碳和/或机械杂质堵塞主换热器时，加温气体从所述主换热器的一端进入其内部，从另一端排出，直至所述主换热器导通；

3)、当水分含量超过预设值堵塞所述主换热器时，加温气体反流吹扫，直至所述主换热器导通，其中，主换热器正常工作时从上部进口到下部出口为加温气体正流吹扫。

2.根据权利要求1所述的解决主换热器堵塞的方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：

21)、启动提供加温气体的空气压缩机，投运分子筛吸附器，所述空气压缩机的输出端与所述主换热器的进口相连，加温气体正流吹扫；

22)、检测所述主换热器出口端的吹除阀或所述下精馏塔的吹除阀排出的气体的露点；

23)、当检测到的气体的所述露点小于-60℃时，停止向所述主换热器吹加温气体。

3.根据权利要求1所述的解决主换热器堵塞的方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：

21)、保证加温气体的露点小于-60℃；

22)、加温气体的气源出口与所述主换热器的出口相连；

23)、解开膨胀机增压端出口管道与所述主换热器连接管道的法兰，并将所述法兰撑开预设宽度的缝隙；

24)、打开加温气体的气源，加温气体进入到主换热器内，并从所述法兰的缝隙处排出，直至所述主换热器导通。

4.根据权利要求1所述的解决主换热器堵塞的方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：

31)、检测加温气体的露点是否小于-60℃；

32)、加温气体的气源出口与所述主换热器的出口相连；

33)、解开膨胀机增压端出口管道与所述主换热器连接管道的法兰，并将所述法兰撑开预设宽度的缝隙；

34)、打开加温气体的气源，加温气体进入所述主换热器内，并从所述法兰的缝隙处排出，直至所述主换热器导通。

5.根据权利要求3-4任一项所述的解决主换热器堵塞的方法，其特征在于，所述加温气体的气源出口与所述主换热器下部的空气管吹除阀、所述下精馏塔的底部吹除阀或/和膨胀机吹除阀相连。

6.根据权利要求3-4任一项所述的解决主换热器堵塞的方法，其特征在于，所述加温气体的气源为仪表气源或/和分子筛气源。