淺談空分加熱爐對(duì)整個(gè)空分系統(tǒng)的影響

趙　猛

摘要：本文著重講述KDN－8000高純氮制備裝置分子篩純化器系統(tǒng)再生故障對(duì)整個(gè)空分系統(tǒng)造成的影響，對(duì)產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并對(duì)此類故障提出解決的辦法。

關(guān)鍵詞：純化器；再生；故障；解決辦法

1 前言

海南煉化空分裝置于2006年3月開始試運(yùn)投產(chǎn)，該工藝流程由空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、膨脹制冷系統(tǒng)、空氣精餾分離系統(tǒng)組成，另外與液氮貯存、液氮增壓汽化系統(tǒng)和氮?dú)鈮嚎s機(jī)組組成供氮部分。 主換熱器和冷凝蒸發(fā)換熱器均為板翅式換熱器，本裝置凈化系統(tǒng)采用分子篩吸附凈化系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)采用污氮反流膨脹制冷、分離系統(tǒng)采用單級(jí)精餾流程，整套裝置采用DCS控制系統(tǒng)。

原料空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，溫度不大于140℃，進(jìn)入水和空氣直接接觸換熱的空氣冷卻塔AC1101空冷塔，壓縮后空氣經(jīng)AC1101噴淋冷卻后，將空氣溫度冷卻至16℃以下，然后進(jìn)入分子篩純化器，利用活性氧化鋁和分子篩的選擇吸附性特點(diǎn)，除去空氣中的H2O、CO2、C2Ｈ2，然后經(jīng)主換熱器E1進(jìn)入入冷箱。分子篩純化器兩臺(tái)交換使用，一臺(tái)吸附工作，另一臺(tái)解析再生。再生污氮?dú)饨?jīng)過(guò)加熱爐以后，被加熱至180℃，對(duì)純化器內(nèi)活性氧化鋁和分子篩進(jìn)行再生。如果分子篩再生效果不好時(shí)，它的吸附深度就會(huì)減弱，空氣夾帶超量氣態(tài)水分子和CO2便會(huì)在分餾系統(tǒng)主換熱器通道和篩板塔內(nèi)凝結(jié)，堵塞進(jìn)氣通道和塔盤，導(dǎo)致正常分餾工況無(wú)法持續(xù)。

該裝置自投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，分子篩純化器再生效果不理想時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致裝置臨時(shí)停工處理，嚴(yán)重威脅到空分裝置的正常安全生產(chǎn)，并直接影響了全廠各生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行。因此，有必要對(duì)分子篩純化器再生不好的故障進(jìn)行一番總結(jié)，詳細(xì)分析故障機(jī)理，并提出有效的解決方案。

2 故障A：加熱爐2次跳停，導(dǎo)致純化器再生效果不好。

2006年4月6日凌晨2點(diǎn)，純化器B再生進(jìn)行到加熱一步時(shí)，加熱爐B加熱8分鐘后，再生溫度TIAS1212升到94℃時(shí)，加熱爐突然跳停，由于發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，當(dāng)加熱程序進(jìn)行到58分鐘時(shí)才發(fā)現(xiàn)加熱爐B運(yùn)行信號(hào)變白，表示加熱爐停止加熱，正常加熱應(yīng)該顯示紅色，溫度在180℃左右，此時(shí)溫度已降為冷箱出口污氮的溫度，為16℃左右，所以判斷加熱爐跳停，立即將再生程序暫停，派人赴現(xiàn)場(chǎng)切換加熱爐A運(yùn)行，恢復(fù)再生，此次再生純化器出口溫度TI1202最高溫度達(dá)到81℃，正常時(shí)應(yīng)加熱到180℃，純化器B沒有達(dá)到預(yù)期的再生效果。

6日上午9點(diǎn)，電氣人員將加熱爐B檢修結(jié)束后，當(dāng)班人員將加熱爐切換回B運(yùn)行，上午10點(diǎn)純化器B又進(jìn)入再生程序（一個(gè)周期8小時(shí)），加熱剛開始不久，B加熱爐再次跳停，這次由于發(fā)現(xiàn)比較及時(shí)，加熱開始16分鐘，立即將A爐又切回運(yùn)行。到目前為止，空分系統(tǒng)還沒有受到大的影響，主換熱器壓差PDI2為4.51kpa，分餾塔塔阻PDI1為21.8kpa，一切正常。

下午5點(diǎn)多鐘，分餾塔塔阻開始出現(xiàn)波動(dòng)，塔阻開始出現(xiàn)持續(xù)上漲的態(tài)勢(shì)，最后上升高達(dá)53kpa，進(jìn)氣量減少，氮?dú)饧兌炔缓细?，精餾工況被破壞。

2.1 故障原因分析

由于加熱爐B故障跳停，使得純化器再生氣沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的再生溫度，分子篩再生解析效果不好，沒有將吸附的雜質(zhì)完全排放出來(lái)。

純化器A延長(zhǎng)工作時(shí)間，吸附容量超過(guò)設(shè)計(jì)值，再生時(shí)間和再生條件都沒有變化，所以再生的效果也會(huì)降低。

出現(xiàn)故障處理不及時(shí)，在故障發(fā)生后一些工藝指標(biāo)異常，如再生氣加熱爐出口溫度低、加熱爐運(yùn)行信號(hào)停止等產(chǎn)生了明顯的變化，但未能準(zhǔn)確判斷故障并采取相應(yīng)的措施。

2.2 故障應(yīng)急措施及解決方案

緊急停運(yùn)裝置，對(duì)空分系統(tǒng)做加溫吹除處理。對(duì)兩臺(tái)純化器重新進(jìn)行活化再生處理。對(duì)加熱爐的跳閘故障進(jìn)行處理。加強(qiáng)對(duì)職工的操作培訓(xùn)工作，對(duì)DCS監(jiān)控系統(tǒng)各參數(shù)發(fā)生異常情況時(shí)能夠及時(shí)作出反應(yīng)并采取有效措施。操作人員應(yīng)密切關(guān)注各項(xiàng)工藝參數(shù)的變化，一旦出現(xiàn)異常，必須迅速與車間技術(shù)人員取得聯(lián)系。

此次停工，因?yàn)橹饕a(chǎn)裝置沒有開工，對(duì)全廠沒有造成直接的影響。

3 故障B：再生氣量減少，導(dǎo)致純化器再生時(shí)間延長(zhǎng)

2006年8月7日上午10：30分純化器A冷吹時(shí)間延長(zhǎng)30分鐘，當(dāng)班人員懷疑溫度指示出現(xiàn)錯(cuò)誤，聯(lián)系儀表處理。晚5：30，當(dāng)班人員再次發(fā)現(xiàn)純化器B冷吹時(shí)間無(wú)故延長(zhǎng)了37分鐘，經(jīng)過(guò)分析查找原因發(fā)現(xiàn)，污氮?dú)獾膲毫I1206指示值比正常時(shí)小了約一半，正常情況在10～20kpa之間，最低時(shí)為5～6kpa，當(dāng)晚通過(guò)查詢歷史趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，PI1206最高指示壓力僅為5～6kpa，最低為2～4kpa。據(jù)此分析純化器冷吹時(shí)間延長(zhǎng)的原因：污氮?dú)鈮毫Ρ憩F(xiàn)異常低，冷吹的氣量減少，導(dǎo)致冷吹時(shí)間延長(zhǎng)。（注：冷吹程序如果時(shí)間已到，但溫度還沒有達(dá)到冷吹溫度得話，程序自動(dòng)延長(zhǎng)冷吹時(shí)間）

3．1 分析氣量減少的原因：

加熱爐再生溫度高達(dá)190℃，與正常設(shè)計(jì)值180℃比較偏高。車間管理人員懷疑流量計(jì)FICS1201調(diào)節(jié)有問(wèn)題，致使閥V1226關(guān)小，立刻聯(lián)系儀表人員到現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)流量計(jì)，儀表人員初次校驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果為流量計(jì)正常，沒有問(wèn)題。流量計(jì)沒問(wèn)題，整個(gè)問(wèn)題的焦點(diǎn)投到閥V1219上，分析結(jié)果懷疑閥V1219關(guān)不死或者閥門損壞。經(jīng)過(guò)多方聯(lián)系匯報(bào)，準(zhǔn)備對(duì)V1219進(jìn)行拆卸檢查。如果這樣，將導(dǎo)致整個(gè)空分裝置停工。車間工藝人員一邊查工藝，另外一邊儀表人員繼續(xù)檢查儀表，經(jīng)過(guò)再次檢驗(yàn)，儀表人員發(fā)現(xiàn)，由于剛下過(guò)雨，流量計(jì)FICS1201變送器漏進(jìn)雨水，導(dǎo)致內(nèi)回路短路，流量計(jì)指示值偏大，使得V1226閥門關(guān)小，實(shí)際流量小于正常再生氣量，污氮壓力偏低。

3．2 故障應(yīng)急措施及解決方案

對(duì)流量計(jì)FICS1201進(jìn)行處理，污氮?dú)鈮毫謴?fù)正常，再生氣量恢復(fù)正常值。純化器B延長(zhǎng)工作時(shí)間，A再生不徹底，但對(duì)空分系統(tǒng)沒有造成很大的影響，使損失降到了最低。

結(jié)束語(yǔ)

空分站是我廠為實(shí)現(xiàn)8Mt/a煉量上馬的第一套配套裝置，而純化系統(tǒng)又是空分裝置負(fù)責(zé)吸附空氣中的水分、二氧化碳和部分碳?xì)浠衔锏年P(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀況決定了空分裝置的安全與否。因此，針對(duì)我單元分子篩純化器各類導(dǎo)致再生不好的故障，總結(jié)出一套有效的應(yīng)急處理與解決方案，對(duì)提高空分裝置運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)效益是大有裨益的。最后值得指出的是，在日常的工藝操作中，特別應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律、按時(shí)巡檢，密切注意關(guān)鍵性工藝參數(shù)（如純化器出口空氣中CO2含量、再生氣閥門的開啟度、切換時(shí)吸附筒壓力、再生時(shí)再生氣出口溫度等），盡可能提早發(fā)現(xiàn)故障，避免事故的發(fā)生。

定期校驗(yàn)分析儀表，確保儀表調(diào)節(jié)系統(tǒng)完好。

判斷故障要及時(shí)、準(zhǔn)確，要找到故障的根本原因，并采取相應(yīng)措施。

故障嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)果斷緊急停工，處理好了故障再重新開工，不能帶病運(yùn)行，致使問(wèn)題擴(kuò)大化。

加熱再生開始時(shí)，要密切注意再生氣流量和溫度的變化，有異常情況發(fā)生，立即采取措施。