氮泄漏进入空分装置主冷对氩系统的影响和对策

黄震宇

（四川简阳 641400）

引言

空分装置包含许多单体设备、仪表、阀门、分析检测和电气系统等，是一个复杂的系统工程，各种故障发生后应从理论上分析现象，并根据现象找出对应问题，建立故障分析处理库，提供解决办法，便于应急，少走弯路。

氮泄漏进入空分主冷主要途径有：

（1）启动管线。

（2）主冷内漏。

氮泄漏进入氩系统的主要途径有：

（1）氮泄漏进入主冷。

（2）加温管线。

（3）循环氩泵密封气泄漏。

主冷内漏虽然比较少见，但若开停车频繁，烃含量过高，预冷不够充分实施返灌，停车时间过长不排液等因素也会造成主冷内漏。

1 故障现象

同类故障典型的现象有：

（1）主冷内漏影响最大的是氩系统，不管是增效塔还是带纯氩的氩系统，少量内漏可能对增效塔影响不大，但对纯氩的影响比较明显。

（2）纯氩塔工作压力高，不凝气阀全开，不稳定，出现氮塞现象。

（3）粗氩冷凝器工艺氩量流量较小时粗氩塔不稳，开始波动，粗氩循环量降低明显，出现氮塞现象。

（4）氧气外压缩，氧气纯度不达标或氧产量下降。

（5）液氧纯度分析可能有锯齿状，不够平滑。

2 故障的分析和判断

先要排除外部泄漏的因素：加温气、启动辅助管线、氩泵密封气泄漏。纯氩蒸发器热源采用氮气，冷凝器冷源采用液氮时，应排除纯氩冷凝器、蒸发器是否内漏。然后进行以下分析、排查。

（1）纯氩塔加温气脱开，无变化，可排除加温气泄漏原因。

（2）纯氩冷凝器压力憋高后，关闭液氮进口阀和氮气排放阀，关闭纯氩塔进气阀，不凝气排放阀，液氩排放阀，纯氩蒸发器液氮出口阀关闭，纯氩塔压力没有增高，液位也没有变化，纯氩冷凝器压力没有下降，也没有升高，液位也没有变化，可判断纯氩冷凝器，纯氩蒸发器没有大漏。纯氩冷凝器没有大漏，则对纯氩系统没有大的影响。

（3）纯氩塔少量进气，纯氩塔底氩有变好趋势，氩中氮能降下来能获得氮合格，可排除纯氩蒸发器泄漏。

（4）检查氩泵密封气压力设定正常，流量正常，工作正常，可排除密封气泄漏。

（5）脱开粗氩塔快速加温管线，无变化，可排除加温气泄漏因素。

（6）出粗氩冷凝器的氩气温度偏低，或减少粗氩冷凝器氩气取出量，出粗氩冷凝器的氩气温度降低，循环量急剧减少。提高氩馏分氧含量（甚至很高），并持续数小时还会出现该现象，并没有多大改变，则可证明其含氮较高。

理论上正常空分氩馏分的氮来源于上塔氩馏分抽口之上，若氩馏分含氧很高，则自上而下的氮组分会比较少。但若主冷内漏，则氩馏分抽取越多，氩馏分含氮总量会越多，氩馏分含氧提高，只是有可能适当减少含氮总量，但比较有限。由于纯氩冷凝器氮的高度浓缩，纯氩冷凝器表现比较敏感，表现为容易氮塞。

另外很重要的一点是体现在主冷液氧面氧气纯度与液氧纯度有较大的差别。当然若主冷内漏量不大，则氧气纯度与液氧纯度差别可能较小。主冷内漏，特别是液面下内漏，有可能含氮组分波及液氧，导致液氧纯度分析不够平滑，主冷特别是液面下内漏，会根据泄漏点不同，液氧纯度不均匀，分析结果不同。

3 解决方案

主冷内漏发生的原因，与泄漏点位置有关，有些薄弱的地方会因持续冲刷逐渐恶化；有些内漏的地方较为厚实，可以坚持数年而不恶化。一旦具备条件还是建议有机会停车检修，避免事故扩大。

若不具备检修条件，则可适当降低下塔压力，适当提高主冷液面高度，缩小压差延缓。

对于带纯氩空分装置，可将纯氩冷凝器不凝气排放口扩大进行处理，详见图1加深部分。

图1 冷凝器不凝气排放口改造示意图

4 结论

主冷内漏，并不一定影响主冷液氮纯度；对氧内压缩或氧自增压空分有可能对产品氧纯度有限；但若泄漏处距离产品氧抽口位置近，有可能影响产品氧纯度；内漏稍大影响主冷液面氧气纯度；若有分析仪分析液氧中含有较多的氮，则主冷内漏；若主冷液面氧气纯度与主冷液氧纯度差距甚远，则主冷有内漏；氩馏分较低，若粗氩塔或增效塔粗氩气温度低，负荷影响明显，粗氩气低流量时会出现氮塞现象；纯氩塔不凝气含量急剧增加，则有可能主冷内漏。

临时解决办法：提高纯氩冷凝器不凝气的排放能力。

最终解决办法是补漏处理，避免恶化。

主冷内漏宜对产品氧进行监测或加大分析频率，防止产品污染，导致纯度不够。