一起空分純化器進水事故的原因分析及處理措施

楊建輝

摘?要：本文討論分析了一起空分純化器進水事故的原因，對循環水投加藥劑、分子篩高溫活化、空分裝置大加溫操作及系統設計方面提出了一些實用性建議。

關鍵詞：空分;純化器;事故;處理

某企業配套KDON-45000/30000空分裝置，主要特點是常溫分子篩凈化、增壓膨脹機制冷、精餾塔采用規整填料、全精餾提氬、DSC集散控制、液氧內壓縮等。其中純化器的作用是吸附空氣中的水份、CO2、乙炔及CnHm，得到露點≤-65℃、CO2≤1ppm的合格空氣，一部分用作儀表風，其余均全部進入精餾塔參與精餾。該單元由兩臺吸附器和蒸汽加熱器組成，為臥式雙層床結構，下層為活性氧化鋁，上層為分子篩，兩只吸附器切換工作。再生是由精餾塔來的污氮氣，經蒸汽加熱器加熱后入純化器，脫附掉吸附的水份及CO2等，然后用污氮氣吹冷至常溫備用。運行中純化系統一旦出現問題，不能妥善解決，將影響空分裝置安全運行，有可能導致凍堵、泄漏、爆炸等事故。

一、事情經過

2018年3月3日15時左右，某公司空分車間操作人員接調度通知，某水務公司開始對循環水系統投加黏泥剝離劑，崗位操作人員于15時47時發現空冷塔阻力開始上漲，立即匯報并調整工況，降低空壓機出口壓力，同時降低冷卻水流量至500Nm?/h。崗位人員密切監控純化器出口CO2含量及吸附后空氣溫度變化，通知水務公司停止投加黏泥剝離劑作業，并投加消泡劑。15時58分，純化器后CO2迅速上漲至3.56ppm，立即對空分裝置緊急停車。隨后啟動小空壓站為全廠提供儀表風，啟動事故氮泵提供中壓氮氣。現場人員打開純化器進口導淋，發現有大量水排水。

二、原因分析

該公司立即成立由各專業人員組成的事故調查組，對此次事故進行詳細調查，發現某水務公司投加黏泥剝離劑速度過快，消泡劑投加滯后，系統產生大量泡沫，造成空分空冷塔出口空氣帶液，導致純化器進水，吸附劑效率下降，出口CO2超標。同時暴露出管理方面也存在一些問題：

1.該水務公司管理不嚴，未制定藥劑投加計劃，藥劑投加無參考性，隨意性大。此次投加黏泥剝離劑前，未制定詳細的投加方案，未對循環水水質的實際情況進行分析，對循環水系統投加黏泥剝離產生的風險不清楚。此次投加的是新型藥劑，未對新藥劑的性能及藥劑效果進行分析、實驗論證。

2.該公司空分車間在循環水投加黏泥剝離劑后，崗位人員對預冷及純化系統的相關參數變化不夠敏感，未能第一時間發現異常情況并采取相應措施，導致大量循環水進入純化器。

三、現場處理及生產恢復

純化系統排水結束，啟動機組向純化器導氣過程中，發現空冷塔壓差仍出現上漲，現場打開純化器進口導淋再次排出大量水，隨即純化器退氣，并要求該水務公司繼續投加消泡劑。2小時后再次向純化器導氣，現場導淋無水排出，做純化器后空氣露點為-70℃。考慮到純化器下層部分吸附劑已被水浸泡過，為防止加熱時水份急劇氣化破壞分子篩內部結構，故采取先使再生氣體經過冷吹通道吹出純化器內的液體水，再打通純化器加熱流程，同時將純化器再生蒸汽切換至2.5MPa蒸汽（正常為1.0MPa蒸汽），對1#罐進水分子篩進行高溫再生，第一階段再生氣流量控制在10000Nm?/h加熱20分鐘，第二階段再生氣控制流量20000Nm?/h加熱15分鐘，第三階段再生氣流量控制在40000Nm?/h加熱，直至再生出口溫度達到100℃。冷吹時峰值為118℃，冷吹到30℃后備用。

啟動膨脹機后，運行不久便發現膨脹機增壓端壓力與膨脹機進口壓力壓差大，最高達到400KPa（正常為30-40KPa）。啟動液氧泵后高壓板式換熱器污氮氣管線溫差達到50℃，且無法調整，說明高壓板式換熱器部分空氣通道也堵塞嚴重。從精餾塔下塔導氣開始，下塔壓差就出現不正常上漲，至液氧泵啟動后，塔壓差上漲至30KPa并滿量程，說明精餾系統也出現凍堵情況，已無法維持正常運行，最后精餾系統退氣，開始排液、導氣，對空分裝置進行大加溫。

因1#罐進水嚴重，吸附末期CO2超標，大加溫過程中經過了多次反復導氣與退氣操作，同時將2.5MPa蒸汽溫度由170℃提高至205℃，減少了純化器加溫所需時間，也為2#罐縮短再生時間創造了條件。直至6日17時50分空分裝置整體加溫結束，開始啟動膨脹機對精餾系統降溫、冷卻、積液，啟動液氧泵外送氧氣，至此裝置基本恢復正常。

雖然空分裝置恢復生產運行，基本能夠滿足當前生產需求，但發現1#罐吸附劑僅恢復部分吸附能力，吸附時間較正常時縮短約1小時，加工空氣量僅控制在235000Nm?/h左右（正常為250000Nm?/h左右），且在吸附末期CO2仍呈上漲趨勢，并有偶爾超標現象。從長遠來看，對裝置的安全運行帶來威脅，公司決定采購新的吸附劑擇機進行更換。

四、預防及操作措施

空分裝置經歷了一個多世紀的發展，技術逐漸成熟，規模逐漸擴大，純化器進水事故時有發生，如何徹底杜絕此類事故，做到本質安全，提以下幾點建議：

1.企業與空分空冷塔相連的循環水系統要投加藥劑，必須制定專項加藥方案，根據實際情況明確藥劑投加方法、頻率及劑量。

2.更換新藥劑，要做好變更管理。首次投加新藥劑，需對新藥劑的性能及藥劑效果進行分析、實驗論證，建議首次使用時以最低濃度投加，并通知相關單位，密切監控控制指標，保證裝置安全運行。

3.制定完善的空冷塔阻力升高應急處置預案，組織崗位員工學習，確保熟知應急處置要點，第一時間能正確處置，避免事故擴大。

4.與多家企業交流，發現現代進口裝置空冷塔均設置了阻力高聯鎖，目的就是防止純化器進水，因此須給空冷塔增加阻力三選二高高聯鎖測點。

若純化器分子篩已經進水，在處置過程中還要注意以下方面：

1.吸附劑被水浸泡過后，不能立即加熱，防止加熱時水份急劇氣化破壞分子篩內部結構，導致吸附劑徹底失效。應先使用常溫氣體把液體水分吹除掉，將分子篩吹干。

2.盡量提高再生氣溫度，縮短再生時間，對吸附劑進行高溫活化處理，同時也減少運行純化器的負荷。

3.此次發現若空分精餾系統堵塞嚴重，在大加溫時，當加溫到-80℃以上時，系統內CO2會大量升華，影響分子篩的再生。因此，在加溫過程中建議精餾系統回溫至-100℃以上時停用污氮氣，切換至純化器后空氣，防止再生不徹底。

五、結束語

綜上所述，純化系統對空分裝置運行發揮著至關重要的作用，除了加強日常管理，還應從本質安全方面入手，不斷提高裝置安全性。本文對于循環水系統藥劑投加、分子篩進水的再生處置、裝置大加溫操作以及系統設計等提出了具體建議和措施，供同行業參考交流。

參考文獻：

[1]韓云松.分子篩吸附器制造技術[J].杭氧科技，2009，（03）

[2]毛紹融，朱朔元，周智勇等.《現代空分設備技術與操作原理》杭州出版社，2005

[3]劉玉良，李玉輝.試車時分子篩純化系統進水的原因分析及處理[J].深冷技術，2004，（5）

[4]開封空分集團提供的KDON-45000/30000空分裝置使用說明書