10 000Nm3/h空分设备氩调试故障分析

姜 琳 张勇志 陈永强

（河南开元空分集团有限公司，河南 开封 475000）

10 000Nm3/h空分设备氩调试故障分析

姜 琳 张勇志 陈永强

（河南开元空分集团有限公司，河南 开封 475000）

10 000Nm3/h空分设备因粗氩冷凝器泄漏，导致调试过程中工艺氩中微量氧纯度无法达标。介绍泄漏故障现象和发生的原因，阐述故障排除措施和制氩空分设备在安装环节对换热器二次保压的重要性。

空分设备；粗氩塔；泄漏；二次保压

山东恒邦冶炼股份有限公司（以下简称恒邦冶炼）制氧站KDOAr-10 000/340型空分设备由河南开元空分集团有限公司成套供应。采用氮水预冷，常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精精馏无氢制氩，常规外压缩。下塔采用筛板塔，上塔及氩塔采用规整填。2010年3月安装完成，进入调试阶段，4月氧气产量和纯度达标，2010年5月开始调氩，粗氩系统调试中出现了工艺氩中微量氧无法达到设计纯度的情况。

1 故障经过

2010年5月23日完成粗氩塔一和粗氩塔二冷却及粗氩塔二积液工作，启动粗液氩泵AP，投运粗氩塔，氩馏分在8%～10%之间正常波动，工艺氩流量FI-701 控制在100Nm3/h左右。随着V3阀开大，逐步增加粗氩塔负荷，氩馏分流量FI-703很快达到设计流量13 500Nm3/h，5月24日测量工艺氩中微量氧纯度AIA-705从0.7%降到100Ppm。5月25日，工艺氩中微量氧纯度AIA-705从100Ppm降落至10ppm，测量粗氩中氧纯度A-707为4%。 26日AIA-705降至5ppm左右不再降低，测量粗氩中氧纯度A-707为0.55%也不再降低。

发现上述问题后做了以下工作：

①用装有肥皂水的喷壶检漏工艺氩中微量氧分析AIA-705仪表管，检查范围包括从冷箱接口到分析仪接口，多次检漏没有发现任何漏点，并反复校验微量氧分析仪，显示值均和之前一致。

②短时间内，关闭氩泵密封气源，查看微量氧分析仪AIA-705显示值没有变化。

③保持其他条件不变，尝试关小阀门V766，控制工艺氩流量FI-701降低到60Nm3/h，氩馏分流量FI-703及粗氩塔一阻力PDI-701和粗氩塔二阻力PDI-702没有变化，但是工艺氩中微量氧纯度AIA-705从5ppm上升到5.8ppm。开大V766阀门，增加工艺氩流量FI-701到130Nm3/h，粗氩馏分流量FI-703及粗氩塔一阻力PDI-701和粗氩塔二阻力PDI-702没有变化，工艺氩中微量氧纯度显示为4.8ppm，继续增加工艺氩流量，氩中微量氧纯度AIA-705开始回复到5ppm并继续上升超过5ppm［1］。

④保持其他条件不变，尝试缓慢开大V3阀，氩馏分流量FI-703微有上升，LIC-3微上涨，AIA-705显示值微有上升趋势，尝试缓慢关闭V3阀，氩馏分流量FI-703微有下降，LIC-3微下降，AIA-705显示值微有下降趋势。反复实验多次还是该现象。不符合理论上增加负荷，循环量增大，工艺氩中微量氧纯度AIA-705数值下降。

⑤测量PDI-702负压管处的氩中氧纯度与AIA-705比较发现PDI-702负压管处的氩中微量氧的显示数值总是比AIA-705处的显示数值大。

2 故障分析

2.1 测量问题

5月25日粗氩系统显示正常，氩馏分流量FI-703及PDI-701和PDI-702缓慢增加，工艺氩中微量氧纯度AIA-705逐渐变高，5月26日工艺氩中氧纯度AIA-705降至10Ppm时，纯度降低速度明显减慢，初步怀疑仪表管有漏点（由于AIA-705处的仪表压为25ka，氩中微量氧为ppm级，氧分压低于大气中氧分压，外界氧气容易进入仪表管导致测量的纯度数值不准确）。通过反复检漏能够排除。及反复校验分析仪，测量数据均一致，可以表明分析仪没有问题。故可以排出测量不准确。

2.2 粗氩泵密封气问题

暂时断开粗氩泵密封气，观察工艺氩中微量氧纯度AIA-705和PDI-702负压管处氩中微量氧纯度，没有什么明显变化。

2.3 粗氩塔问题

粗氩馏分流量FI-703达到设计产量13 500Nm3/h，工艺氩流量的设计值是340Nm3/h，100Nm3/h远没有达到设计产量，故可以排除粗氩塔负荷不够。

6月26日测量粗氩含氧量A-707为0.55%，该处数值随着开大V3，氩塔负荷增加，数值微降低，该数值完全满足设计要求，故可以排除粗氩塔一本身问题。

理论上粗氩塔二部分蒸发部分冷凝工作只发生在规整填料上，PDI-702负压管处的氩中微量氧纯度应该等于工艺氩中微量氧纯度。随着V3开大，PDI-702负压管处的氩中微量氧纯度数值下降，符合负荷增大，氩中微量氧纯度数值变小即氩中氧纯度提高，故可以排除粗氩塔二本身问题。没有任何变化，故可以排除粗氩泵密封气泄漏问题。

2.4 粗氩冷凝器泄漏

粗氩冷凝器在正常工作时液空侧压力35Kpa，而氩侧压力=上塔中部压力-PDI701-PDI-702=25kpa，小于液空侧压力。另外液空侧液空纯度约45%，故氩侧的氧气分压远小于液空侧氧气分压，如果有漏点则会直接影响工艺氩中微量氧纯度，若漏点较大则氩中微量氧纯度不能保证10pmm以内，故判断是微漏。

粗氩冷凝器本身不参与精馏，正常情况下工艺氩中微量氧AIA-705纯度数值应该小于等于PDI-702负压管处纯度数值即工艺氩中微量氧纯度高于等于PDI-702负压管处纯度，而实际情况和原理矛盾。若是粗氩冷凝器有漏点，则可以解释通，PDI-702负压管处的纯度高于工艺氩中微量氧纯度。因此判定粗氩冷凝器微漏的可能性最大［2］。

3 处理措施

因粗氩冷凝器微漏，需要对整个分馏塔进行加温扒砂处理，由于后续车间暂时不能停车，并且对氩气没有需求量，故决定等待大检修期间，停车加温扒砂后对粗氩冷凝器检漏。对粗氩塔二上部冷凝器整体二次保压，保压失败。切开封头用带肥皂水的喷壶检漏，发现粗氩冷凝器不凝器管有漏点。根据漏点形状怀疑凝器管在穿过塔壁时补焊过程中薄壁管局部受热形成漏点。对凝气管补焊后，二次保压合格，重新开车。氩塔再次投运，随着V3阀逐步开大，氩馏分量达到设计值并稳定运行2天后，工艺氩中微量氧纯度达到设计标准2ppm，投运精氩塔并稳定运行。

4 结语

此次氩系统发生粗氩冷凝器不凝气排放微漏，导致氩中微量氧纯度无法达标。针对这种情况，在以后粗氩塔的安装过程中增加了对出厂换热器的二次保压工作，防止再次出现冷凝器微漏事故。

［1］汤学忠，顾福民.新编制氧工问答［M］.北京：冶金工业出版社，2001.

［2］毛绍融，朱朔元，周智勇.现代空分设备技术与操作原理［M］.杭州：杭州出版社，2005.

Analysison Argon Debugging Troubleof 10000Nm3/hAir Separation Device

Jiang Lin Zhang Yongzhi Chen Yongqiang
（Henan Kaiyuan Air separation Group Co.，Ltd，Kaifeng，Henan 47500）

Crude argon condenser leakage of 10000 Nm3/h air separation device results in the pure ofmircooxygen in argon cannot reach the standard during debugging.The phenomenon and thecauses of leakage are introduced，the trouble shootingmeasures and importance of second pressure test of heat-exchanger in installation of the ar⁃gon generation system of air separation are expounded.

air separation device；crude argon column；leakage；Second pressure test

TQ116

A

1003-5168（2015）05-0072-2

2015-4-20

姜琳（1986-），男，本科，助理工程师，研究方向：空分调试，工程设计。