研究冷箱冻堵的原因及处理方法

研究冷箱冻堵的原因及处理方法

相里国栋

陕西省龙门煤化工有限责任公司 陕西省韩城市 715400

摘要：为了解决冷箱冻堵问题，研究冷箱冻堵的原因，具体情况具体分析，对冷箱冻堵问题进行分析其原因并研究其解决方案，改进创新以往的解决方法。摒弃以往复杂的操作，使用清洁液配合气体吹扫解决冷箱冻堵或堵塞这一个简便的操作方法，经过数年的研究，可以证明这个方法能够解决冷箱冻堵的难题，并且可以让冷箱自带的换热能力得到有效提高。

关键词：冷箱冻堵问题；解决方案；清洁液加吹扫；原因；

前言

因为冷箱内部设计的结构独特性，非常容易发生冷箱冻堵或堵塞的问题。冷箱冻堵的情况一旦发生，会导致冷箱的使用效果变差，达不到设计中所需要的换热能力，且增加了冷箱装置中的动力消耗能量和限制了产品产量与年设计生产能力之比。由于国内有很多冷箱堵塞或冻堵而导致报废的情况发生，因此造成了资源未得到充分利用和资源配置比不恰当。

冷箱作为一种结构紧密、热量高、传热温差低、容易维护的板翅式换热器，是在一个设备内根据不同的温度高低需求进行组合多组物流。而目前所知的乙烯装置的冷箱在国内应用范围非常的广泛，而且这种冷箱所造成的冷量回收与利用量对生产有着很重要的地位。

1 冷箱冻堵或堵塞的原因

1.1 冻堵型

冷箱在长期使用过程中，内部的裂解气逐渐降温时，经过比裂解气温度低的且环境干燥、空气冷却达到饱和时的温度时，就会凝结水汽，日积月累下来，就会对冷箱运作造成阻力，同时物料的流量也会逐渐减少最终让装置停止运作。常见的有苯及苯衍生物（如二氧化碳）为主的环状芳香烃凝固导致的冷箱天然气管线冻堵，也有因为特殊温度、压力条件导致天然气水合物的形成造成的冻堵。

1.2 堵塞型

当裂解气流通时夹带的一些粉化干燥机粉尘经过干燥器时，因为截面扩大、流速降低会在进入冷箱后沉落，除此之外，只要经过冷箱的气体含有固体杂质（如甲烷制冷压缩机活塞环中的磨损粉尘、铁锈、灰尘等）都非常容易沉积在冷箱中，导致冷箱的堵塞。也有因为滤器损坏而导致的管道前半部分的填充化合物、固态粉状物进入冷箱盘管导致阻塞的情况，堵塞过于严重则会导致冷箱报废。

1.3 混合型

即由冻堵型和堵塞型交织造成的冷箱冻堵和堵塞

2 冷箱冻堵或堵塞的传统解决方法

2.1 冷箱冻堵的在线处理和离线处理

当出现冷箱冻堵或堵塞，一般情况下有两种解决方法。

第一种方式是在线将甲醇解冻打入裂解气管线中；使用这种方法的原因是为了不让裂解气中断，因为裂解气一旦中断会使得分离系统全面停止运作，并且会造成大量的损失。

第二种方式是离线处理，主要适用于能够从系统中切出来或者可以暂时停用的单独冷箱。一般情况下，首先采用的都是不停车的在线处理方式，对于在线无法处理、处理效果不良好或者低温（-93℃以下）限制使用甲醇解冻的情况，只能采取第二种方式处理。

传统的冷箱冻堵离线的处理方案一般有以下五个步骤：

（1）切除：将冷箱迅速从系统转换出来，将设备倒空后进行泄压处理。为了大量减少系统倒空泄压的处理时间、缩短设备开车运作时间以减少损失率，进行切除的时候，可以将旁路或者备用替换到堵塞的部位。

（2）升温：即使用一些干燥的工艺气体或者精氮化物，可以让冷箱快速的升高温度。设备一般都会在需要频繁使用吹扫装置的冷箱中配备设置排放口和放空线，而这些管线与排放口是固定设置的，主要是为了让冷箱的清理更加方便，可以很大程度的减轻劳动力，缩短清理的时长。

（3）清理：采用清洗液体在设备内进行闭合性循环式从高处流向低处和反向物流反复冲洗，直到冷箱洗液变得干净为止，然后将冷箱设备内的洗液倒干净。洗液一般多用甲醇、乙醇、正乙烷、芳烃抽余油等清洁液体。

（4）吹扫：前提是有较强的压力，使用干燥性较强的氮气或者其他干燥性气体采用间歇性、爆破性、长排性三者交替的方式吹扫。

（5）烘干：冷箱干燥程度为-65℃以下，烘干过程要注意清掉内部残余的液体，直到干燥度合格后才可以继续使用。

3 解决方案中存在的不足之处

（1）传统的处理方式会存在一些不可避免的漏缺，如吹扫时用的氮气或是其他干燥气体，都难以将冷箱吹扫干净，尤其是冷箱金属物表面上的重烃化合物和一些不流动的死角、较大的固体颗粒堵塞非常严重的时候，吹扫的效果非常的差，而且最后对洗液的清理也需要一些特定的工具，并且要经过繁琐的过程，这样操作不仅使工作量增大且繁琐，时间长且费用高，还具有一定的危险性。

（2）如果使用了正乙烷、芳烃抽余油这两种清洁液体，后期的吹洗工作将会变得繁琐复杂，因为这两种液体的水溶性和解决冻堵、堵塞的效果很差，若后期没有将这两种液体彻底除干净，会在设备内部形成板结污垢层，最后的结果就是让设备崩坏而导致报废。乙醇清洗液的效果虽然比这两种液体要好，且能够溶于水和重烃，也能够在低温下使用，但因其沸点高于甲醇，所以清扫效果并没有甲醇清洗液好。

4 解决冷箱冻堵或堵塞的方案及工艺要求

4.1 解决方案

通过上述传统的解决方案和存在不足，在此结合传统解决方案中的优势与存在问题，并根据众多冷箱的实际情况，得到以下较为简单实际的操作流程，此流程上手快，简单易懂，且具有较高的经济性和实用性^[1]。具体步骤如下：

（1）切除：与传统离线处理方法一致，先将冷冻赌后的冷箱迅速从系统中替换出来，然后立即倒空设备并进行泄压排液。

（2）升温：与传统离线处理方法有一定的出入，即同样使用精氮或者干燥的气体进行升温，将管线设置在需要经常清洗的冷箱中，用气体吹扫达到一定的温度时，可以将气体放空或者进火炬，这个时候就可以配好清洗液进行清洗^[2]。

（3）冲洗：在温度升高之后，在进行吹扫的装置中加入甲醇，借助吹扫的高速气流将粉尘、污垢物质、固体颗粒物冲刷出去。这种方式的特点是：气流高、冲刷范围广、冲击力度强。另外，配液的次数需要分批数进行，注射清洗液的时间一般在一分钟以上，两分钟以内，或者按实际情况在几分钟内进行，注射多少根据实际情况而论，一般以气流没有发生明显变化为准。冲洗到液体不混浊、逐渐清净的时候，可以停止冲洗。

（4）干燥：冲洗后，不能停止气体流动，要继续使用气体使冷箱干燥至-65℃以下，另外也要将冷箱内部的残余甲醇清洗液除干净，直到干燥度合格为止，冷箱才可以继续恢复使用。

采用这种方式去清洗冷箱，可以恢复至原始状态，而且清洗的时间较短，与传统离线处理方式相比有一定的优势所在，并且不会破坏冷箱的换热能力，能够使设备的换热能力达到所需标准^[3]。

4.2 工艺要求

（1）气流压力要高于0.5MPa，低于0.5MPa会导致吹扫的不干净，其效果差。所以压力越高，吹扫的越干净。

（2）冷箱设置的管线管径要高于吹扫管线管径的一半，利于吹扫的气流完全通过管线^[4]。

（3）选择好的清洗液。如甲醇清洗液，能够与水和重烃相融，并且可以在极低的温度下使用，还有比乙醇要低的沸点，这些优势可以使得甲醇清洗液在后期清理中快速被除净。

（4）清洗液用量。小冷箱约6000kg，大冷箱约12000kg。

5结语

结合传统离线对冷箱冻堵或堵塞的优势与不足，并根据现实情况与设备的基本情况采用新的解决方法，通过两者对比，可以看出新的解决方法较传统方法有更高的实用性和简易性，同时对一些细节化工艺提出要求。另外还避免清洗液选择不当而导致的冷箱报废或其他问题出现，此方法经过反复的试验，可以得出此方法能够有效的解决冷箱冻堵、堵塞的问题，并且可以多次循环使用也不会使换热能力下降。

参考文献

[1][1]邓雪,李家铭，曾浩健，等.LNG装置冷箱积液处理[J].石油与天然气化工,2013,42(2):154-155.

[2][2] 徐跃华,贡宝仁.乙烯装置制冷系统模拟及优化[J].乙烯工业,2010年04期：41-42.

[3][3] 戴小二,雷幸运.液氮洗冷箱堵塞原因分析及处理[J].大氮肥,2014(06)：56-57.

[4][4] 白新红.关于LNG工厂冷箱冻堵原因分析及改造探讨[J].科学技术创新,2019(06)：12-13