一起不凝氣積聚導(dǎo)致空分工況異常的原因分析及處理

原東君

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714145

摘要：對(duì)一起因氖氦氣體積聚影響主冷換熱面積，導(dǎo)致工況異常的原因進(jìn)行了分析，并制定了相應(yīng)的處理及整改措施。

關(guān)鍵詞：降負(fù)荷；氖氦氣體積聚；TS3000防喘振保護(hù)系統(tǒng)

某天然氣化工企業(yè)有一套KDON17000/17000/500空分裝置，由杭氧成套設(shè)計(jì)，采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)一拖二，分子篩吸附凈化，膨脹空氣進(jìn)上塔，全精餾無(wú)氫制氬和氧氣內(nèi)壓縮、氮?dú)鈨?nèi)壓縮流程，下塔為篩板塔，上塔為規(guī)整填料。于2012年12月產(chǎn)出合格氧氮產(chǎn)品。

2017年3月1日23：07發(fā)生一次非計(jì)劃停車，在空分裝置恢復(fù)開(kāi)車的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)入塔空氣量偏低、上下塔阻力偏低、主冷液位居高不下，液氮純度偏低等現(xiàn)象，到3月3日06：00工況才基本恢復(fù)正常。下面對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行介紹，以供大家探討避免同類事件的再次發(fā)生。

1 事故經(jīng)過(guò)

2017年03月1日23：07空分裝置發(fā)生非計(jì)劃停車，在恢復(fù)開(kāi)車過(guò)程中由于增壓機(jī)變速箱軸承振動(dòng)偏高的問(wèn)題，一直到3月2日14：00才開(kāi)始向冷箱導(dǎo)氣，按照以前開(kāi)車經(jīng)驗(yàn)，在主冷不排液的恢復(fù)開(kāi)車過(guò)程中，只要冷箱正常導(dǎo)氣，啟動(dòng)膨脹機(jī)后，主塔液氮調(diào)純閥，污液氮閥，液空調(diào)節(jié)閥開(kāi)至正常開(kāi)度，短則1h長(zhǎng)則2h左右，工況基本恢復(fù)正常。但是在本次開(kāi)車，在冷箱正常導(dǎo)氣，調(diào)節(jié)閥已開(kāi)至正常開(kāi)度1h后發(fā)現(xiàn)，入塔空氣量偏低、上下塔阻力偏低、主冷液位居高不下，液氮純度偏低、氧氮純度不合格，空壓機(jī)防喘閥自動(dòng)打開(kāi)等現(xiàn)象。

2 事故原因分析

2.1 工況異常的原因

經(jīng)分析，導(dǎo)致上述工況異常的原因?yàn)槟屎怏w在下塔頂部積聚，占據(jù)了換熱面積，導(dǎo)致主冷凝蒸發(fā)器不能正常換熱。

1）對(duì)下塔造成以下影響：下塔液氮冷凝及回流量偏小，下塔阻力偏低，液氮中氧含量高達(dá)1.8%，入塔空氣量偏低；

2）對(duì)上塔造成以下影響：主冷熱負(fù)荷降低，主冷液位居高不下，主冷液氧中的氮?dú)饧把鯕庹舭l(fā)量偏小，上升蒸汽量減少，液氧及氧氣純度偏低，上塔回流液不足（因下塔液氮冷凝量不足），上塔阻力偏低，氮?dú)饧兌炔缓细瘛?/p>

3）本裝置空壓機(jī)采用TS3000防喘振保護(hù)系統(tǒng)，由于入塔空氣量偏低，防喘振工作點(diǎn)在快速的移向喘振區(qū)且移動(dòng)速率大于正常速率（正常速率為1，此值為經(jīng)驗(yàn)值，查看系統(tǒng)組態(tài)，我們的是1，工作點(diǎn)與跟蹤點(diǎn)的距離是5；具體算法廠家保密，只說(shuō)與流量波動(dòng)量有關(guān)），并越過(guò)跟蹤點(diǎn)，因此發(fā)生了防喘閥全開(kāi)的情況。

2.2 導(dǎo)致氖氦氣體積聚的原因

1）自2月8日開(kāi)始汽輪機(jī)推力正瓦溫度TIAS26043/26044持續(xù)上漲，到3月1日非計(jì)劃停車前已由正常的80℃最高漲至112.9℃（105℃報(bào)警，115℃聯(lián)鎖），由于本裝置空分供應(yīng)全廠安全用氮，為確保下游裝置生產(chǎn)，一直堅(jiān)持運(yùn)行。為了遏制住TIAS26043/26044持續(xù)上漲的勢(shì)頭，空分裝置自2月23日開(kāi)始空分裝置進(jìn)行了連續(xù)的降負(fù)荷調(diào)整。

2）降負(fù)荷調(diào)整內(nèi)容：空分氧氣取出量由正常的15500Nm3/h逐漸降低至12000Nm3/h；氮?dú)馊〕隽坑烧５?5800Nm3/h逐漸降低至13500Nm3/h；污氮?dú)馊ヮA(yù)冷調(diào)節(jié)閥由41%關(guān)小至38%；液氮調(diào)純閥V3由44.5%逐漸關(guān)小至40%；并逐漸對(duì)下塔液氮回流閥V11進(jìn)行了調(diào)整，V11由正常40%左右開(kāi)度逐漸關(guān)小至30%；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速由6700rpm降至～6550rpm。在V11關(guān)小之后，有部分液體從氖氦氣體吹除閥V313/314處吹出，為了防止V313/314帶液，遂將V313/314關(guān)小。導(dǎo)致氖氦氣體無(wú)法正常排出，逐漸在下塔頂部積聚。

3 事故的處理

發(fā)現(xiàn)工況異常后，采取了兩項(xiàng)措施：

1）全開(kāi)V313/314，加大氖氦氣體的排放，逐漸恢復(fù)主冷凝蒸發(fā)器換熱。

2）降低空壓機(jī)排氣壓力由460KPA降至440KPA，增大防喘裕度，防止防喘閥自動(dòng)全開(kāi)；保持空冷塔出口壓力PISA1102聯(lián)鎖旁路狀態(tài)，保證整個(gè)精餾系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3）為防止二氧化碳等雜質(zhì)對(duì)主冷換熱的影響，排放主冷液氧～200mm。

自14：00V313/314全開(kāi)后，主冷液位開(kāi)始逐漸降低，液氮中氧含量開(kāi)始逐漸降低，但是入塔空氣量及上下塔阻力直到17：00才開(kāi)始逐漸上漲。到3月3日06：00入塔空氣量漲至72000Nm3/h，下塔阻力漲至18.5KPA，上塔阻力漲至～10KPA，液氮純度為5ppm，氧氮純度合格，精餾工況基本正常。

4 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

在空分降負(fù)荷的操作過(guò)程中，主要通過(guò)降低產(chǎn)品取出量，關(guān)小液氮、污液氮調(diào)純閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，下塔液氮回流閥V11可適當(dāng)關(guān)小，但不可調(diào)整過(guò)多，調(diào)整V11閥時(shí)注意氖氦氣體的正常排放。

5 結(jié)語(yǔ)

操作人員在生產(chǎn)過(guò)程中面對(duì)異常工況時(shí)，一定要保持清醒頭腦，認(rèn)真分析對(duì)比與正常工況時(shí)各參數(shù)變化情況。空分裝置在性能考核時(shí)，除了進(jìn)行高性能考核外，最好對(duì)空分負(fù)荷調(diào)整范圍進(jìn)行考核，給工藝負(fù)荷調(diào)整操作提供依據(jù)。另外，在查明原因、進(jìn)行工藝調(diào)整后，在一段時(shí)間工況無(wú)明顯好轉(zhuǎn)時(shí)，只要問(wèn)題分析透徹，思路正確，一定要堅(jiān)持。