一起不凝气积聚导致空分工况异常的原因分析及处理

原东君

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714145

摘要：对一起因氖氦气体积聚影响主冷换热面积，导致工况异常的原因进行了分析，并制定了相应的处理及整改措施。

关键词：降负荷；氖氦气体积聚；TS3000防喘振保护系统

某天然气化工企业有一套KDON17000/17000/500空分装置，由杭氧成套设计，采用汽轮机驱动一拖二，分子筛吸附净化，膨胀空气进上塔，全精馏无氢制氩和氧气内压缩、氮气内压缩流程，下塔为筛板塔，上塔为规整填料。于2012年12月产出合格氧氮产品。

2017年3月1日23：07发生一次非计划停车，在空分装置恢复开车的过程中，发现入塔空气量偏低、上下塔阻力偏低、主冷液位居高不下，液氮纯度偏低等现象，到3月3日06：00工况才基本恢复正常。下面对该问题进行介绍，以供大家探讨避免同类事件的再次发生。

1 事故经过

2017年03月1日23：07空分装置发生非计划停车，在恢复开车过程中由于增压机变速箱轴承振动偏高的问题，一直到3月2日14：00才开始向冷箱导气，按照以前开车经验，在主冷不排液的恢复开车过程中，只要冷箱正常导气，启动膨胀机后，主塔液氮调纯阀，污液氮阀，液空调节阀开至正常开度，短则1h长则2h左右，工况基本恢复正常。但是在本次开车，在冷箱正常导气，调节阀已开至正常开度1h后发现，入塔空气量偏低、上下塔阻力偏低、主冷液位居高不下，液氮纯度偏低、氧氮纯度不合格，空压机防喘阀自动打开等现象。

2 事故原因分析

2.1 工况异常的原因

经分析，导致上述工况异常的原因为氖氦气体在下塔顶部积聚，占据了换热面积，导致主冷凝蒸发器不能正常换热。

1）对下塔造成以下影响：下塔液氮冷凝及回流量偏小，下塔阻力偏低，液氮中氧含量高达1.8%，入塔空气量偏低；

2）对上塔造成以下影响：主冷热负荷降低，主冷液位居高不下，主冷液氧中的氮气及氧气蒸发量偏小，上升蒸汽量减少，液氧及氧气纯度偏低，上塔回流液不足（因下塔液氮冷凝量不足），上塔阻力偏低，氮气纯度不合格。

3）本装置空压机采用TS3000防喘振保护系统，由于入塔空气量偏低，防喘振工作点在快速的移向喘振区且移動速率大于正常速率（正常速率为1，此值为经验值，查看系统组态，我们的是1，工作点与跟踪点的距离是5；具体算法厂家保密，只说与流量波动量有关），并越过跟踪点，因此发生了防喘阀全开的情况。

2.2 导致氖氦气体积聚的原因

1）自2月8日开始汽轮机推力正瓦温度TIAS26043/26044持续上涨，到3月1日非计划停车前已由正常的80℃最高涨至112.9℃（105℃报警，115℃联锁），由于本装置空分供应全厂安全用氮，为确保下游装置生产，一直坚持运行。为了遏制住TIAS26043/26044持续上涨的势头，空分装置自2月23日开始空分装置进行了连续的降负荷调整。

2）降负荷调整内容：空分氧气取出量由正常的15500Nm3/h逐渐降低至12000Nm3/h；氮气取出量由正常的15800Nm3/h逐渐降低至13500Nm3/h；污氮气去预冷调节阀由41%关小至38%；液氮调纯阀V3由44.5%逐渐关小至40%；并逐渐对下塔液氮回流阀V11进行了调整，V11由正常40%左右开度逐渐关小至30%；汽轮机转速由6700rpm降至～6550rpm。在V11关小之后，有部分液体从氖氦气体吹除阀V313/314处吹出，为了防止V313/314带液，遂将V313/314关小。导致氖氦气体无法正常排出，逐渐在下塔顶部积聚。

3 事故的处理

发现工况异常后，采取了两项措施：

1）全开V313/314，加大氖氦气体的排放，逐渐恢复主冷凝蒸发器换热。

2）降低空压机排气压力由460KPA降至440KPA，增大防喘裕度，防止防喘阀自动全开；保持空冷塔出口压力PISA1102联锁旁路状态，保证整个精馏系统的稳定。

3）为防止二氧化碳等杂质对主冷换热的影响，排放主冷液氧～200mm。

自14：00V313/314全开后，主冷液位开始逐渐降低，液氮中氧含量开始逐渐降低，但是入塔空气量及上下塔阻力直到17：00才开始逐渐上涨。到3月3日06：00入塔空气量涨至72000Nm3/h，下塔阻力涨至18.5KPA，上塔阻力涨至～10KPA，液氮纯度为5ppm，氧氮纯度合格，精馏工况基本正常。

4 经验教训

在空分降负荷的操作过程中，主要通过降低产品取出量，关小液氮、污液氮调纯阀来实现，下塔液氮回流阀V11可适当关小，但不可调整过多，调整V11阀时注意氖氦气体的正常排放。

5 结语

操作人員在生产过程中面对异常工况时，一定要保持清醒头脑，认真分析对比与正常工况时各参数变化情况。空分装置在性能考核时，除了进行高性能考核外，最好对空分负荷调整范围进行考核，给工艺负荷调整操作提供依据。另外，在查明原因、进行工艺调整后，在一段时间工况无明显好转时，只要问题分析透彻，思路正确，一定要坚持。