一起空分装置热开机过程下塔超压的分析、处理及预防

李南兴，高永春

（广西钢铁集团有限公司气体厂，广西防城港 538001）

前言

柳钢气体公司28000 m³/h 制氧机组由开封空分公司设计、制造，采用分子筛净化、增压透平膨胀制冷、膨胀空气进下塔和全精馏制氩内压缩流程。工艺流程简图如图1所示。

1 故障现象

某日，空分装置在停车15 天后，接到调度指令开车。当时，上塔主冷凝蒸发器的液面显示为2350 mm，当班操作人员看到冷凝蒸发器的液位显示2350 mm，便把此次开机操作当成热开机来处理。最终在开机过程中，出现下塔超压（高于空压机排气压力）、分子筛后空气温度异常下降、中部温度异常下降的现象。

28000 m³/h 机组人员接到调度开机指令后，按照操作规程正常启动，随着送气过程的进行，主冷凝蒸发器液面持续降低，增压机启动后，当时V8 阀开度在50%（正常70%）、膨胀空气量25000 m³/h（正常35000～48000 m³/h）、V1216 阀开度60%，工艺参数开始发生异常变化，下塔压力达到0.545 MPa（空压机排压0.537 MPa）上塔压力22 kPa，当时已经出现了下塔冷气倒流的现象，下塔低温空气经V1216、V1217 至增压机进口，增压机已开始抽下塔低温空气，分子筛后进塔空气温度瞬间由13.5 ℃下降至5.5 ℃、中部温度由-115 ℃下降至-126 ℃，空压机压力0.537 MPa，下塔压力0.545 MPa，上塔15 kPa。操作人员立即采取开下塔放空阀、开大V1、V2、V4节流阀，开大膨胀机回流，关小V8阀的操作，很快所有参数恢复正常。随着开机过程的进行，根据工艺要求需要关小V1、V2、V4 节流阀，由于操作幅度过大，很快下塔压力又达到0.52 MPa，上塔16 kPa 上下波动的异常现象，此过程中空压机压力也出现了大范围波动的异常现象。

图1 工艺流程简图

2 原因分析

在空分操作中发现下塔压力超高（高于空压机排压），如果发现的时间或采取的措施不及时，将导致分子筛进气温度继续走低，很可能会造成分子筛后进塔空气碳钢管爆裂的严重工艺操作事故，以致于影响整个空分装置的生产，甚至会造成人员伤亡或设备损坏。通过分析，本次开车过程中导致工况异常的原因主要有：

（1）当班人员看到主冷液位较高，误把此次开机当做热开机处理。

（2）向下塔送气速度过快。

（3）V8阀开度过大，膨胀机加量、升压过快。

（4）主塔节流阀V1、V2、V4 开度过小、操作幅度过大。

3 处理过程

发现分子筛进气温度、中部温度开始下降后立即采取以下操作：

（1）打开下塔放空阀。

（2）适当开大V1、V2、V4 节流阀，操作幅度不要过急过大。

（3）开大膨胀机回流，关小V8阀。

采取以上操作后，下塔压力恢复正常，空压机压力恢复正常，分子筛后进塔空气温度、中部温度恢复正常。

4 预防措施

（1）操作人员应注意不能只根据主冷液位高低判断是否为冷开机或热开机，应该根据主冷液位下降的速度、进塔空气温度、进塔空气量等参数的变化来判断是否为冷热开机。

（2）下塔送气阀的操作不能过快、过大。开机初期过程中，由于进塔空气温度比较高，塔内蒸发量比较大，V1216、V8以及膨胀空气量要根据下塔压力循序渐进操作，不能操之过急，特别是V8 阀开度不能过大防止下塔压力超高。

（3）节流阀操作要及时，要与下塔压力的升高同步操作。开机过程中，主塔节流阀要根据下塔压力的升高逐渐开大，及时将下塔压力导入上塔，避免出现下塔压力高而上塔压力偏低的情况。

（4）液体节流阀节流阀的操作幅度不能过大。液体节流阀的每轮次操作应在5%以内，再根据工艺参数变化情况循序渐进的调节，避免大幅度操作液体节流阀。

5 结束语

空分装置的操作不能简单地复制，不能认为上次是这样操作，而且结果很成功，下一次的操作就可以完全复制上一次的操作。应该仔细观察各个参数的变化情况，而做出相应的调节。另外空分装置的操作主要遵循一个“稳”字，所以对任何空分设备、阀门的操作都应该遵循反应快、幅度小、细观察的原则。