不锈钢真空管在空分装置的应用

祝春峰,王红硕 ,李强 ,吉雯靖 ,艾力·哈力力

摘要：分析了空分装置几种常用的绝热技术。针对，低温液体泵进出口管线预冷时间长，维护不方便等不利因素，结合几种绝热技术的优缺点，介绍了不锈钢高真空管在液体泵上的具体应用。

关键字：空分装置；绝热技术；高真空绝热管绝热；

引言

随着国家工业的迅速发展，低温液体[液氧、液氮、液氩、液化天然气得到了广泛应用。而作为存储低温液体的设备必须配备高效的绝热技术。空分低温设备所占比例很大，所储存的介质最低温度可达：-196℃。液氧液氮泵作为空分装置的应急设备，装置正常运行时常温备用。当装置停工时，液体泵必须在最短时间内冷却到-180℃以下才能正常启动液体泵补充官网氧氮量，保证全厂其他装置正常运行。因此，液体泵进出口管线采用高效的绝热技术，缩短预冷时间是非常有必要的。

1．空分常用的绝热技术

1.1堆积绝热

    堆积绝热，可分为泡沫型绝热和粉末或纤维型绝热。

1.1.1泡沫玻璃砖堆积绝热

泡沫玻璃砖是一种以玻璃为主要原料，加入适量发泡剂，通过高温遂道窑炉加热焙烧和退火冷却加工处理后制得，具有均匀的独立密闭气隙结构的新型无机绝热材料，如图1。由于它完全保留了无机玻璃的化学稳定性，对不锈钢无腐蚀作用，具有容重低、导热系数小、不透湿、不吸水、不燃烧、不霉变、不受鼠啮、机械强度高却又易加工，能耐除氟化氢以外所有的化学侵蚀。 另外这种绝热技术成本低，机械强度高，不需要刚性的真空夹套。缺点：热收缩率大，热导率会随时间变化，热导率较大。

1.1.2珠光砂堆积绝热

珠光砂是一种由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、预热、焙烧膨胀而 制成的具有多孔结构的、白色、粒状松散材料，如下图2。化学成分：SiO₂(75.42%) ， AlO₃(14.26%)， Fe₂O₃(1.01%) ，MgO(0.37%) ，CaO(1.72%)，　K₂O(4.01%)， Na₂O(3.26%) 。珠光砂的优点：具有容量小、流动性好、易填装、导热系数低、化学稳定性好、不燃、无毒、无味、吸音等特性。缺点：吸水性高，容易受潮失效。

1.2真空粉末绝热

真空粉末绝热是在小槽夹层内装入以珠光砂为主的粉末状物质其中包括：粗珠光砂，细珠光砂，气凝胶，硅酸钙，锅黑灰，玻璃纤维等物质。由于这些物质的导热系数受压力影响较大，压力越高导热系数越高。因此，通常对夹层进行抽真空，来提高保温效率。这种绝热优点：真空度比多层绝热要求低，真空获得容易，易于对复杂形状绝热。缺点：长时间粉末会沉降压实

1.3不锈钢高真空管绝热

高真空管夹层内采用了多层结构，使用了反射屏铝箔等，因此热辐射造成的辐射传热对内管的低温液体影响降到了最低。高真空多层绝热管道的内、外管之间采用支撑和衬环支持；各传输管单元之间内外管之间的夹层系采用高真空,而且夹层设有吸附剂，有效杜绝了空气造成的对流。采用特殊封头连接，这种回廊式结构有效阻止了内管和外管之间的热传导。它的结构有效杜绝了热量传递的三种方式：对流、传导和幅射。

2.液体泵绝热方式存在的问题

液氧液氮泵是汽化系统的核心设备。当初在筹建一空装置时液氧液氮泵进出口管线材质是不锈钢，采用的是普通泡沫玻璃砖堆积绝热。通过上面的介绍对泡沫玻璃砖堆积绝热的介绍我们可以看到虽然这种绝热方式耐侵蚀，成本低，机械强度高。但热收缩率大，热导率会随时间变化，热导率较大，为设备的正常运行带来隐患。

2.1 绝热效率降低

液氧液氮泵采用普通泡沫玻璃砖堆积绝热。由于这种绝热虽然结构简单，造价底。但绝热性能低。而且但热收缩率大，热导率会随时间变化，热导率较大。因此，液体泵在投入初期预冷时基本能够满足工况的要求，泵运行时也能够保证出口压力流量的稳定。但随着使用时间的延长，预冷时间相比以前要长。泵运行后出口压力也经常波动。

2.2维护不方便

    当采用普通泡沫玻璃砖堆积绝热时，为了保证绝热效率需要对管线周围堆积接近300mm厚度的玻璃砖。导致，泵体周围空间很狭小。由于泵进出口管线是焊接和法兰连接，当这些焊点和法兰长时间在低温环境下很可能出现漏点。因此，每次检修人员要消除漏点时，都需要将这些玻璃砖拆除消漏后再安装。由于是低温管线，空间又狭小，没次消漏都给检修人员带来了很大的困难。

3.不锈钢高真空管绝热在液体泵上的应用

针对，泡沫玻璃砖堆积绝热所存在的问题。2006年在筹建二空分时，车间对低温液体泵进出口管线采用了不锈钢高真空管绝热。这种绝热技术的应用，大大缩短了液体泵的预冷时间，正常情况下30分钟进出口管线就能预冷彻底。通过车间应急演练的验证，该泵能够在装置双套跳车的情况下，及时补充管网氮气用量。并且这种绝热技术，各管道之间采用现场对焊连接或法兰连接，不用外加保温，安装、维护方便，可大量节省现场安装工作量和安装费。另外高真空管外形美观，使用寿命长。管道经科学处理，表面光洁，美观，耐腐蚀，加上巧妙连接，可大大延长管道的使用寿命。

由于这种绝热技术应用于液体泵取得了很好的效果。因此，在检修期间，一空分在更换四台低温液体泵时，对新安装的液体泵进口管线同样采用了这种绝热技术，目前四台泵运行装况很好。

4.结束语

空分装置绝热方式很多，本文主要介绍了几种适用于低温设备管线的绝热保冷方式。在工作中，我们应该结合实际情况和要求，合理选择上述几种保温方式或其组合达到既安全又经济的目的。一般我们对低温设备选择绝热技术时主要遵循的基本原则是：（1）大型容器采用成本低的绝热形式（2）低沸点液体储存采用高效绝热形式（3）形状复杂设备不易采用高真空绝热。当然，随着科学技术的进步，会有更多更先进的低温设备管线的保温方式。

                 参考文献

[1]王东风.液氮大槽投用操作.空分车间操作规程，2011，8

[2]王际强，几种低温液体的测量方法[J]．深冷技术，2007，37-39

[3] 徐烈．低温技术．上海交通大学．1982，12

[4] BS7777 低温用平底、立式、圆柱形储槽[s]

作者简介：祝春峰，男，1971年生，技能骨干，1991年毕业于南京化工学校，现为独山子石化公司主操