浅析PTA装置氧分析仪取样系统洗涤塔的改造

　　1改造项目

　　年产53万吨PTA装置采用的氧气含量分析仪表系统是由SERVOMEX(仕富梅)公司提供的1400型顺磁性氧含量分析仪，而取样系统则是采用美国杜邦技术构建而成。

　　由于本单位PTA装置其生产具备的特殊性，即生产时产生的PTA粉末及管线内部老化及受高浓度酸性物质腐蚀而产生大量杂质等，造成内部管路部分区域出现经常性或者周期性堵塞而使检测数据不准确并自然而然地危及联锁，严重时可造成停车。

　　而主要易堵塞部位就位于取样系统内的洗涤塔处，解决堵塞问题的关键就在于解决此处的堵塞问题。本篇论文阐述的解决方案便是在洗涤塔及其周边的管线循环系统内部加入在线冲洗系统，此问题现已成功解决。

　　美国杜邦专利技术取样系统原理：

　　图1 取样系统原理图

　　如图1，样气流动过程及方向如图示，由取样点管线来样气，经过一个压力调节阀，进入洗涤塔(洗涤塔构造如图示)并开始由洗涤塔下部上行，与此同时进入洗涤塔的还有下面管线来流经冷却器的冷却水，经过一个流量计由上部入口进入洗涤塔，并由一个水喷嘴(管径极细)向下喷射，起洗涤水作用，洗涤塔内部装有填料(直径8mm玻璃珠)，由一个多孔的隔板支持在洗涤塔中下部，目的是增大洗涤水和样气接触时间和面积而使两者充分混合，当上行的样气和从上向下喷射的洗涤水在填料间相遇，并充分混合时，即可达到洗涤净化的目的，洗涤过程后，洗涤水下行由管线排出，而净化后的氧气则从洗涤水喷嘴周围的环孔处上行到之前洗涤水流经的冷却器，洗涤水在这里则起冷却水作用，流过冷却器的样气，经过这一系列分压，净化，冷却的预处理过程后，已经初步符合了分析仪对样气的要求。

　　图2 洗涤塔示意

　　由图2和附注说明可以看出，杜邦技术确实是一种非常成熟且巧妙的气体取样及预处理系统，包括选用不易腐蚀，且成本低廉的玻璃珠用做填料，部分管线分岔处采用气液分离器，又进一步保证了样气纯净不含水气，最值得称道的是对于水在整个系统中的循环管理，尤其是冷却器部分，该系统所使用的冷却器采用套管结构，由于同时有水和样气两种介质流经此处，套管的使用便保证了两种介质出热传递作用之外没有其他形式的接触，使样气在流出口时不搀杂水分。

　　2 杜邦技术存在的问题

　　前文提到本单位PTA装置生产存在的特殊性，其实基本可以算得上是同类生产装置的共性。PTA在生产过程中应用到大量的很高浓度的醋酸(HAC)，虽然是弱酸，可是在高浓度情况下，其对管线及容器等的腐蚀作用也极大，加之装置管线不可避免的老化，产生铁的氧化物，这就造成了管线内部长期存在着大量的铁氧化物杂质(实际维护中常常出现的红色沉淀物，即验证了这一点)，混同大量的PTA粉末，形成一种极易造成细管路堵塞的渣滓，对应于分析仪表的特殊性:仪表取样管线通常很细，就造成了问题，对于本装置仪表产生的问题，则比较集中的体现在渣滓沉淀物较为集中的取样系统内，而经常堵塞的就是起净化样气作用的洗涤塔部分。

　　由于洗涤塔内部本身就填充有大量玻璃珠填料，目的就是为使一些杂质滞留，从而起到净化样气的作用，而实际的情况是，管路内长期存在相当大量且有一定体积的氧化铁及粉尘杂质，随样气一起进入洗涤塔内，并且在填料和孔板之间，填料和填料之间以及孔板上小孔处沉积使得洗涤塔内部经常出现堵塞现象，使得洗涤水分不能及时的从下部管线排出，而从上面环孔处一并随样气进入表中，造成下水现象的发生，由于伴热及经常出现的温差现象，水分先蒸发成气态，后又冷凝成细小水滴，随样气一并进入检测核心元件—哑铃区域时，由前述顺磁式氧分析仪的原理可知，与氧气不同的是，小水滴为液态，不受顺磁性限制，所以水滴对于哑铃的冲击作用是不可预知的，造成可能的严重后果有三个方面：

　　1）检测部件内的哑铃造价高昂(每个2~3万元) ，极其精密，且易于损坏，大量水滴的冲击就可造成哑铃不可修复的损坏。

　　2）由于可能出现的工艺误操作，造成反应器内实际氧含量升高，而受水滴影响氧表示值可能仍在安全范围内，后果严重时引起爆炸。

　　3）由于水滴冲击造成的氧表指示不稳定，是无法确定示值范围的，有可能出现示值过高，而直接引发联锁，造成工艺停车。

　　3 改造方法

　　因为堵塞经常发生在洗涤塔内填料密集处，不能要求前述工艺条件变得良好，不能移除起着重要过滤作用的玻璃珠填料，故而经常对此部位进行冲洗就成为首选解决途径，但冲洗洗涤塔需要将其拆卸下来，而氧含量分析仪直接涉及联锁，清洗工作只能在工艺停车等情况下进行，极为不便。故而，改造引入此在线冲洗系统，如图3所示：

　　图3 在线冲洗系统

　　在玻璃珠密集堆积处加入一个进水冲洗口(氩弧焊可以很好的在白刚材质上制作出一个这样的小孔)，并将其连接到冷却水的循环管理系统中，即：由冷却器流出经过流量计而来的水，不再只是单路进入洗涤塔，而是经过一个三通阀后，分别连接到洗涤塔上端和这个冲洗口，(冲洗口不宜过大，因为大于填料直径的冲洗口会使得填料堆积于此，并且过大的冲洗口不利于此处洗涤水的高压喷出)，这样做的好处就是，可以随时将三通阀的阀位切换至向下，使洗涤水流过冲洗口，对易堵塞处进行一次方便的为时1~2分钟的洗涤，而不再需要担心联锁。而这样做的一个明显缺陷是，可能出现过多的水流量突然从洗涤塔下部冲入，而水分不能及时从下部排水管排出，而出现向上涌堵的现象，为此需要在上部出气口再加入一个截止阀，在冲洗进行之前，需用截止阀将上部出气管线关闭一段时间，并且在冲洗过程中也应始终保持阀位在关闭的状态，以保证在洗涤塔上半部有足够的一定压力的气体存在，强迫水分从下部排出。

　　4 改造效果

　　这部分系统改造完成后，目前在以每周两次的频率使用，由于原理清晰易于理解且使用方便，使得PTA装置氧分析仪表维护的时效性、安全性都大大提高。

　　作者：杨宝星

　　该作品已获作者授权，未经许可，禁止任何个人及第三方转载。