羅 鵬

(貴州黔?；び邢挢?zé)任公司空分廠，貴州黔西，551500)

48000空分設(shè)備是某公司乙二醇裝置配套設(shè)備之一，該設(shè)備由開封空分設(shè)計(jì)，采用分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、全精餾無氫制氬及液氧泵加壓內(nèi)壓縮流程。自2018年5月投產(chǎn)以來運(yùn)行穩(wěn)定，氧氮產(chǎn)品合格。

1 氬系統(tǒng)流程簡(jiǎn)介

從上塔C7302相應(yīng)部位抽出約55000Nm3/h、含氬量約為8%—12%(體積)、含氮量0.02%(體積)的氬餾份，直接從粗氬Ⅱ塔C7702的底部導(dǎo)入，沿填料上升，一部分氧被洗滌下來后自頂部排出，進(jìn)入粗氬Ⅰ塔底部繼續(xù)被洗滌，最后在粗氬塔C7701頂部得到含氧≤2×10-6，含氬>99%的粗氬氣。粗氬塔Ⅱ上部采用粗氬Ⅰ塔C7701底部經(jīng)液氬泵P7701A/B加壓到0.9MPa(G)送入的液體作回流。粗氬Ⅰ塔頂部采用在粗氬冷凝器中冷凝的粗液氬作為維持粗氬塔正常精餾的回流。粗氬冷凝器E7701采用過冷后的并在精氬塔底部E7703做熱源被冷卻后的富氧液空作冷源。工藝氬氣在調(diào)節(jié)閥77FV010控制下送入精氬塔C7703中部。進(jìn)入精氬塔C7703中部的工藝氬經(jīng)進(jìn)一步精制，塔底得到精氬經(jīng)77LV003控制送入液氬槽T7803。頂部不凝氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥77PV063控制放空，控制精氬塔壓力。氬系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1。

圖1 氬系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖

2 前期無法生產(chǎn)液氬原因分析

空分原始開車后發(fā)現(xiàn)73HC010卡在50%無法再向下關(guān)，閥芯卡死，73HC010作為富氧液空進(jìn)入上塔節(jié)流閥門，同時(shí)氬系統(tǒng)在投用運(yùn)行時(shí)一部分富氧液空去粗氬I塔頂部冷凝器將粗氬氣冷凝成工藝氬，此閥門不能關(guān)小，造成去上塔的富氧液空過多，去粗氬I塔冷凝器的液空不夠，無法產(chǎn)出合格的工藝氬，最終無法產(chǎn)出合格精液氬。

3 對(duì)73HC010閥門處理

空分分餾塔系統(tǒng)工藝閥門73HC010調(diào)節(jié)失控，自動(dòng)、手動(dòng)均無法關(guān)閉，閥門最小開度在50%。下塔液空進(jìn)入上塔流量無法很好地調(diào)整，致使分餾塔系統(tǒng)氬氣無法提純。此閥門為美國福斯生產(chǎn)，國內(nèi)配套。閥門73HC010是低溫液體氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，閥門管道直徑150mm、閥桿長度600mm—800mm，閥體控制部分安裝在保冷箱外壁，閥頭執(zhí)行部分安裝在保冷箱內(nèi)周圍充滿珠光砂，與主冷箱珠光砂聯(lián)通，閥芯無法從冷箱外抽出，常規(guī)維護(hù)需清除主冷箱珠光砂，施工難度較大，成本費(fèi)用較高。

該公司聯(lián)系有關(guān)單位專業(yè)技術(shù)人員共同協(xié)商、討論，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，參考原設(shè)計(jì)圖紙、與原空分供應(yīng)廠家技術(shù)交流確認(rèn)后，擬采用局部分割，給73HC010加裝臨時(shí)隔箱，清除隔箱里珠光砂，更換閥體，保證閥門動(dòng)作靈活。

4 氬系統(tǒng)開車

2021年6月該公司完成大修，空分裝置7月3日開車，7月10日氬系統(tǒng)開車，直至7月21日產(chǎn)出合格的精氬。氬系統(tǒng)整個(gè)開車過程相對(duì)比較慢，主要原因是氬系統(tǒng)開車過程是不斷消耗冷量的過程，該公司空分裝置冷量不足；同時(shí)為保證每天液氧產(chǎn)品銷售，消耗了較多冷量，造成氬餾分不能取太多，氬系統(tǒng)濃縮液氬較慢。

5 氬系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)的問題

5.1 氮塞

2021年7月22日空分裝置發(fā)生輕微氮塞，氬餾分含量上升，氬餾分流量和粗氬Ⅰ塔阻力緩慢下降，由于操作工沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)工況異常，輕微氮塞沒有及時(shí)處理，最終造成嚴(yán)重氮塞，粗氬I塔填料上液體全部下落到粗氬I塔底部，底部液位上漲淹沒粗氬I塔底部粗氬氣進(jìn)氣口，氬餾分去氬系統(tǒng)的通道被阻斷，造成粗氬II塔沒有上升蒸汽粗氬Ⅱ塔填料上的回流液體全部流回到上塔底部主冷，氧純度大幅度降低。

5.2 粗氬Ⅰ塔底部滿液位

在氬系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于氬餾分抽出量過多，循環(huán)液氬泵打量不夠，粗氬Ⅰ塔底部液位持續(xù)上漲，最終滿過粗氬Ⅱ塔粗氬氣去粗氬Ⅰ塔進(jìn)料口，導(dǎo)致粗氬Ⅱ塔沒有上升蒸汽，塔里的液體全部流回主冷，造成主冷氧純度降低。

5.3 倒換循環(huán)氬泵事故

2021年9月23日，運(yùn)行循環(huán)氬泵P-7701A過濾器阻力上漲至10kPa，決定倒換循環(huán)氬泵B泵運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)將循環(huán)氬泵B泵出口閥全關(guān)，通過導(dǎo)淋進(jìn)行排液預(yù)冷，導(dǎo)淋排出連續(xù)液體后，關(guān)閉導(dǎo)淋，打開循環(huán)氬泵B泵出口閥，啟動(dòng)循環(huán)氬泵P-7701B，3分鐘后將循環(huán)氬泵B泵的變頻升至與運(yùn)行循環(huán)氬泵A泵變頻一致90%，緩慢降低運(yùn)行泵的變頻(90%降至76%)，在降低運(yùn)行泵變頻過程中，泵出口壓力持續(xù)下降，說明循環(huán)氬泵B泵沒有打量，此時(shí)又將循環(huán)氬泵A泵變頻再次升至90%，泵出口壓力沒有變化，說明泵體存在氣體，無法將液體送出。粗氬Ⅰ塔底部液位持續(xù)上漲，最終滿過粗氬Ⅱ塔粗氬氣去粗氬Ⅰ塔進(jìn)料口，導(dǎo)致粗氬Ⅱ塔沒有上升蒸汽，塔里的液體全部流回主冷，造成主冷氧純度降低。

6 事故處理

這三起事故最后的結(jié)果都是造成粗氬Ⅱ塔沒有上升蒸汽，塔里的液體全部流回主冷，液位上漲，主冷氧純度大幅度下降。

采取的措施是盡可能快速恢復(fù)氧純度，采取主冷排液的方式，降低主冷液位。精氬塔切出避免不合格液氬進(jìn)入儲(chǔ)罐，打開循環(huán)液氬泵回流閥，減少粗液氬回上塔的量。在氮純度合格的情況下，多產(chǎn)液氮，增加主冷熱負(fù)荷，適當(dāng)降低膨脹機(jī)負(fù)荷，加大液氧泵負(fù)荷，降低主冷液位。通過這些措施一般來說兩個(gè)小時(shí)左右主冷液位開始慢慢恢復(fù)正常，氧純度開始回升。

7 氬系統(tǒng)事故預(yù)防

(1)氬系統(tǒng)在正常運(yùn)行期間氮塞出現(xiàn)的情況還是較少的，出現(xiàn)輕微氮塞及時(shí)處理，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成較大影響。當(dāng)出現(xiàn)氬餾分流量降低至3000Nm3/h時(shí)(正常值55000Nm3/h),主控打開工藝氬放空閥將粗氬I塔冷凝器聚集的氮?dú)夥诺簦ＷC粗氬I塔冷凝器換熱面積，主塔通過關(guān)小氧氣旁通至污氮?dú)忾y門降低氬餾分中氮純度；通過開大污氮?dú)夂偷獨(dú)獬鰮Q熱器閥門降低氬餾分中氮純度控制主冷液位在3100mm—3500mm之間，禁止主冷液位過高，可通過增加液氧液氮取出(純度合格)量、減少下塔去上塔液體量、降低膨脹機(jī)負(fù)荷、增加高低壓氧量、現(xiàn)場(chǎng)排液等方式，降低主冷液位，以保證主冷正常工作，確保氬的富集區(qū)不上移，保證氬餾分中氮含量不上漲。

(2)為防止粗氬I塔底部液位滿液位，增加底部液位高報(bào)警值1700mm(正常運(yùn)行設(shè)定值1600mm)，提醒操作人員調(diào)整，以防止液位滿過粗氬I塔進(jìn)料口；控制氬餾分流量不要超過57000Nm3/h，控制粗氬I塔負(fù)荷，減少冷凝粗液氬量。

(3)循環(huán)液氬泵倒泵非必要情況減少倒泵次數(shù)，中控DCS將備泵變頻給定值手動(dòng)輸入到略高于運(yùn)行泵的變頻，再點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，使電機(jī)快速啟動(dòng)，將出口止回閥沖開以達(dá)到液體送出，防止電機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)泵體內(nèi)低溫液體氣化引起循環(huán)氬泵氣化；在液氬泵出口閥和止回閥之間增加一根導(dǎo)淋和壓力表，在倒泵時(shí)確認(rèn)泵出口壓力高于備用泵時(shí)，再降低主泵負(fù)荷切換為備用泵運(yùn)行。如果經(jīng)濟(jì)上允許，技術(shù)上可行，兩臺(tái)循環(huán)氬泵用各自的回流閥門，一臺(tái)循環(huán)氬泵正常運(yùn)行，另一臺(tái)循環(huán)氬泵低速轉(zhuǎn)動(dòng)備機(jī)。

(4)氬系統(tǒng)與主塔有著緊密聯(lián)系，保證主塔穩(wěn)定，氬系統(tǒng)才能穩(wěn)定。影響粗氬塔正常工況建立的主要因素是氬餾份的組成及熱負(fù)荷發(fā)生變化，因此，粗氬塔正常工況的調(diào)整目的就是要建立最佳的氬餾份組成及冷凝器熱負(fù)荷，從而保證粗氬純度及產(chǎn)量。主塔與制氬系統(tǒng)是相互制約、相互影響的，任何一方的工況發(fā)生變化時(shí)，必定會(huì)影響對(duì)方的正常運(yùn)行，就如液空純度會(huì)影響粗氬Ⅰ塔頂部冷凝器換熱溫差，最終會(huì)影響粗氬冷凝器的熱負(fù)荷一樣；也如氧、氮產(chǎn)品的流量及主冷液位的變化都會(huì)改變氬餾分中的氧含量一樣。因此，在操作過程中應(yīng)注意把主塔與制氬系統(tǒng)的工況當(dāng)成一個(gè)整體來看待。

8 總結(jié)

氬系統(tǒng)是一個(gè)難建易垮的系統(tǒng)，在操作過程要密切注意：出現(xiàn)氮塞情況要及時(shí)處理，避免出現(xiàn)嚴(yán)重氮塞；氬系統(tǒng)重要參數(shù)的變化要時(shí)刻注意，盡量保證指標(biāo)在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，可通過增加報(bào)警值提醒操作人員，減少系統(tǒng)工況惡化的可能；有氬系統(tǒng)的空分裝置在設(shè)計(jì)階段考慮循環(huán)氬泵設(shè)計(jì)各自的回流閥門；對(duì)冷箱節(jié)流閥門設(shè)計(jì)單獨(dú)的閥門室；在原始開車裸冷過程中考察空分的性能，對(duì)每個(gè)調(diào)節(jié)閥調(diào)試，尤其是冷箱內(nèi)閥門。