KDON 4000／4000型空分设备运行故障分析

2012-01-30刘淑婕

化工设计通讯 2012年3期

刘淑婕

（安阳九天精细化工有限公司，河南安阳 455133）

安阳九天公司现有1套KDON 4000／4000型空分设备，采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、上塔为规整填料的外压缩流程，主要为气化车间提供氧气和甲胺车间氮气提纯及全公司的氮气保护及密封。于2007年7月投入运行。现将空分设备运转过程中出现的问题及解决措施作一简要介绍。

1 板翅式换热器冻堵

1.1 故障现象

2012年2月9日，因供电局供电故障，公司停电，造成空分设备停车。待来电后，准备开车，打开外来仪表气阀送仪表气，发现外来仪表气阀开关太沉，遂对仪表气阀进行了更换，更换DN50的截止阀。为了赶进度，没有对此阀进行试漏，更换完毕后，11：00空分设备正常启动，3月5日发现进塔空气量减少，上下塔压力下降，阻力也下降，主冷液氧液位上涨缓慢，空压机出口放空量增大，增压冷却后空气露点由－90℃升至－60℃。原以为是空气质量差、分子筛再生效果不好所致，因此缩短分子筛吸附器的运行时间，提高电加热器出口温度。调整后，工况无明显变化。3月6日，进塔气量由18 000m3／h下降至16 000m3／h，进塔阻力为38kPa，主换热器热端温差大，冷损严重。

1.2 故障原因及处理措施

操作人员立即对所有管道、阀门进行检查。对膨胀机进行了倒换，检查增压后冷却器是否漏，经检查确认不漏。对空压机进口空气进行分析，二氧化碳含量为462×10－6，分子筛后二氧化碳含量为零。经多方查找，发现开车时所用的外来仪表空气阀内漏，压力为0.6MPa的仪表空气与净化后的压缩空气汇合在一起，且那段时间由于生产需要经常开两台仪表压缩机，仪表压缩机配套的干燥器干燥能力为30m3／h，两台压缩机的气量为40m3／h，仪表空气水含量较高，未经过吸附的空气直接进入塔内，空气中的水和二氧化碳被冻结在板翅式换热器里，致使通道变窄，阻力增加。这就是造成系统异常的直接原因。

因生产任务紧张，空分设备无法停车加温，遂关小液氮回流下塔阀V11，使主冷液氮侧的液位升高一点，以减小冷凝器的传热面积，从而使下塔压力略有提高；同时将膨胀机加满量生产，以保证主冷液氧液位，产品氧、氮产量可达到要求，能够维持正常生产。待后续系统停车检修时，空分设备有机会停车进行全面加温。

2 冷水机组低压跳车

2.1 故障现象

2010年3月16日，活塞式冷水机组由于天气渐暖，启动2＃和3＃两台压缩机，造成吸气低压降至0.15MPa而跳车，启动3＃压缩机时，吸气低压为0.2MPa。和电气联系，电气人员采用吸气低压快速恢复法，将吸气低压调至0.7MPa，只让冷水机组启动2＃压缩机。2＃压缩机启动时，吸气低压迅速下降至0.12MPa而跳车，无法恢复，冷水机组无法启动。15：30，出空冷塔温度为16.2℃，进分馏塔温度为23℃，出分子筛温度为22℃；16：50，分子筛切换，出空冷塔温度为16.1℃，出分子筛温度为33.6℃，进分馏塔温度为35℃。温度升高，含湿量大，直接影响分子筛的吸附能力，易造成板翅式换热器冰堵。

2.2 故障原因及处理措施

（1）2010年3月18日，和冷水机组厂家维修站联系。13：30厂家来人，将冷水机组增加氟利昂5kg，启动冷水机组，吸气低压没有改变，还是0.24MPa，蒸发器换热不好，水不能将氟利昂的冷量带走。将冷冻水量加大，吸气低压没有变化。厂家维修人员又将冷冻水量恢复为原来的水量。氟利昂少吸气低压低，冷冻水流量少。加大后，降温也不明显。氟利昂增加后吸气低压还是低，没有明显增加的现象。冷却水温度应高于17℃，现在冷却水温为13℃。水温低，冷水机组高压低，吸气低压低，高压和低压都是和冷却水温度有关。进冷水机组温度11℃，出冷水机组温度9℃，经冷水机组后温差应为5℃，但实际温差才2℃。厂家维修人员根据以上情况，怀疑冷水机组蒸发器结垢，白色晶体颗粒Ca2＋、Mg2＋粒子附着在蒸发器铜管的外表面上，使氟利昂和水换热不完全，冷量带不走，致使冷水机组机头和膨胀阀结霜。厂家维修人员做的以上处理，只能使冷水机组短时间内维持运行，吸气低压的情况并没有处理。厂家维修人员建议酸洗，将白色晶体清洗掉。在不停车的情况下，对冷冻水管副线改造，同时进行酸洗。

（2）如果将冷水机组停掉不用，势必造成空气进塔温度的升高，为了不影响生产，2010年3月20日，对冷水机组停运测试。在白天温度较高时，经过40min的测试，数据如下：空冷塔出塔温度为15℃，进2＃分子筛温度为16.5℃，出分子筛温度为16.4℃，增压冷却后温度为38℃，进分馏塔温度为20℃。分子筛如果不切换的情况下，各点温度不会有明显的升高。经过测试，所有各点的温度基本能保证系统的正常运行，这就是说不停车、停冷水机组清洗，同时进行冷冻水副线改造，可以使系统安全稳定运行。当然必须赶进度，争分夺秒。

（3）冷冻水停，增压后冷却器接临时水源降温

增压后冷却器用的是冷冻水，如果停冷水机组，增压后冷却器的水源将切断。经车间研究决定，在循环水总进水管导淋接一临时橡胶管至增压后冷却器的排污管上，增压冷却器进水口关闭，回水全开，来降低增压后的空气温度。冷冻水副线改造及冷却器临时接管见图1、2。

图1 冷冻水副线改造图注：图中阀门为新加阀门。

图2 临时接管示意

（4）改造后效果

冷冻水增加副线后运行良好，由于循环水pH值偏高，致使蒸发器及管道结垢严重，在改造后的六月份，冷冻机组在不停车的情况下，将冷冻水走副线，对冷冻机组蒸发器及冷凝器进行了酸洗，既安全，又保证了系统的长周期运行。

3 分子筛程控阀故障打不开

3.1 故障现象

2012年4月12日9：15，准备为2＃分子筛充压时，分子筛的充压阀V1209打不开，操作工及时将分子筛程序打手动操作，将2＃分子筛的手动充压阀打开充压。联系仪表维修工现场维修V1209阀。在维修过程中，仪表维修工将1＃分子筛加温进口阀V1205的电源信号线不小心拽掉，此时1＃分子筛正在加温，致使1＃分子筛加温进口阀V1205关闭，上塔压力升至63.48kPa，分子筛的加温气量减少，电炉炉温超高停止加温。

3.2 故障分析及处理

分子筛的程控阀长期暴露在室外，在风吹日晒的情况下，易造成电源线接触不良及老化现象，仪表工在控制柜对信号线检查时，由于1＃分子筛的加温进口阀电源信号线接触松动，将1＃分子筛的加温进口阀V1205阀的电源信号线拽掉，致使V1205阀关闭，加温气中断，造成上塔压力超高，尽管操作工将上塔氮气放空阀打开泄压，上塔压力还是升至63.48kPa，造成主换热器偏流，主冷液面大幅度下降，导致整个系统减量生产，氧氮气纯度不合格。

仪表维修工将1＃分子筛加温进口阀V1205的电源信号线接好，操作工对分子筛的程控阀进行手动操作，恢复加温气量，将电炉投入运行，缓慢将氮气放空阀关闭，控制上塔压力，分析氧、氮气纯度，将氧氮气流量调至正常，9：45时工况正常，氧氮气纯度均合格。

由于操作工对突发事故的处理经验不足，造成系统波动。如果出现以上现象时，将分子筛的降温放空阀V1214打开，让污氮气从此阀排出，不至于出现分馏塔上塔超压，造成系统减量生产的结果。