一起空分裝置精餾工況波動(dòng)引發(fā)的思考

楊中華

摘 要：介紹了一起空分裝置精餾工況波動(dòng)處理的始末，分別從產(chǎn)生的現(xiàn)象、處理、原因的分析判斷等方面進(jìn)行闡述，提出了防止事故發(fā)生的防范措施及改進(jìn)措施，闡述了事故引發(fā)的思考。

關(guān)鍵詞：波動(dòng)現(xiàn)象;處理方法;原因分析;防范措施;引發(fā)思考

1 裝置流程簡介

本套空分是一套35000Nm3/h制氮裝置，采用汽輪機(jī)拖動(dòng)空壓機(jī)、分子篩純化、膨脹空氣送水冷塔、單填料精餾塔、外壓縮0.7MPa氮?dú)獾牡蛪嚎辗至鞒獭？諝膺M(jìn)低壓板式換熱器空氣閥門采用的是氣動(dòng)薄膜驅(qū)動(dòng)的氣開式調(diào)節(jié)閥，因?yàn)槭侨藶檎{(diào)節(jié)板式換熱器空氣進(jìn)氣量的大小，防止空氣偏流，國內(nèi)空分流程的設(shè)計(jì)一般是不帶反饋功能的調(diào)節(jié)閥。板式換熱器共設(shè)六組，每組布置了不同的正返流氣體，正流介質(zhì)有空氣、增壓后膨脹空氣，返流介質(zhì)有富氧空氣兩股、氮?dú)?、膨脹后膨脹空氣?/p>

2 事故發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象

2019年11月25日10時(shí)，某化工廠一套35000Nm3/h制

氮裝置空分空壓機(jī)出口壓力迅速上漲，同時(shí)主冷凝蒸發(fā)器富氧液空液面下降，膨脹機(jī)出口溫度上漲，膨脹機(jī)膨脹端振動(dòng)下降，精餾塔下塔液面持續(xù)下降，精餾工況無法維持。

3 事故發(fā)生后的處理

操作人員立即手動(dòng)調(diào)節(jié)空壓機(jī)出口放空閥并保障空壓機(jī)出口壓力穩(wěn)定，同時(shí)關(guān)小下塔液位調(diào)節(jié)閥，盡量保證主冷液位高度，盡量維持裝置正常運(yùn)行，并將情況匯報(bào)給相關(guān)管理人員。根據(jù)精餾工況各參數(shù)的變化，初步判斷為運(yùn)轉(zhuǎn)的膨脹機(jī)A不制冷了，不產(chǎn)生冷量造成的。立即安排加載后備系統(tǒng)液氮泵保證氮?dú)夤芫W(wǎng)壓力、關(guān)閉裝置去液氮儲(chǔ)罐取出閥、聯(lián)系生產(chǎn)調(diào)度減少外供氮?dú)馊〕隽?，同時(shí)安排人員倒換為備用的膨脹機(jī)B運(yùn)行。10時(shí)30分，膨脹機(jī)倒換后，機(jī)前、機(jī)后溫度逐步恢復(fù)正常，精餾塔主冷液空液位停止下降并緩慢上漲，12時(shí)28分，精餾塔主冷液位達(dá)到

控制指標(biāo)，調(diào)節(jié)裝置各運(yùn)行參數(shù)，空分裝置工況恢復(fù)正常。

4 事故原因的分析判斷

現(xiàn)場儀表人員對(duì)膨脹機(jī)A的噴嘴、回流閥進(jìn)行全行程的調(diào)試檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常;DCS人員后臺(tái)檢查發(fā)現(xiàn)HV-5026（進(jìn)板式換熱器空氣閥）閥門通訊信號(hào)中斷一次，但不影響閥門的開關(guān)，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)這種情況;工藝人員現(xiàn)場檢查HV-5026（進(jìn)板式換熱器空氣閥）閥門現(xiàn)場閥位與實(shí)際輸出閥位相符，在DCS上進(jìn)行小幅度開、關(guān)調(diào)試，閥門的輸出開度與實(shí)際閥門也相符，確認(rèn)此閥門工作正常;設(shè)備人員立即與膨脹機(jī)廠家技術(shù)人員溝通，反饋的結(jié)果為：可能是膨脹機(jī)增壓端與膨脹端密封膠圈損壞造成膨脹機(jī)不制冷，會(huì)出現(xiàn)上述情況，所以聯(lián)系檢修單位，準(zhǔn)備對(duì)膨脹機(jī)A進(jìn)行檢修處理。

裝置管理人員安排操作人員檢查波動(dòng)時(shí)DCS畫面其他各項(xiàng)參數(shù)否有變化，為準(zhǔn)確的觀察波動(dòng)時(shí)各參數(shù)的變化情況，把各運(yùn)行工藝參數(shù)的曲線調(diào)整到一個(gè)畫面上并進(jìn)行認(rèn)真的對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)波動(dòng)時(shí)TI-5026（富氧空氣出板換溫度）溫度由14℃降到最低-142℃，然后又逐步恢復(fù)到14℃這一變化，TI-5026溫度點(diǎn)是分管上的測點(diǎn);兩股富氧空氣、一股膨脹空氣、一股氮?dú)獾确盗鳉怏w的溫度（總管溫度測點(diǎn)）都由14℃左右下降到-24℃。根據(jù)曲線變化最終分析判斷應(yīng)該為膨脹機(jī)A運(yùn)行時(shí)，HV5026（進(jìn)板式換熱器空氣閥）閥門自動(dòng)關(guān)閉，造成進(jìn)塔空氣量減少，精餾工況波動(dòng)。當(dāng)膨脹機(jī)B運(yùn)轉(zhuǎn)起來后，HV5026（進(jìn)板式換熱器空氣閥）閥門又自動(dòng)打開，只有這種巧合才會(huì)造成上述波動(dòng)的現(xiàn)象。

5 事故原因的最終確定

由于此閥門閥位DCS上只有輸出顯示，沒有反饋顯示，無法判斷是否自動(dòng)關(guān)、開一次?，F(xiàn)場將空氣閥HV5026打到手動(dòng)位置，儀表專業(yè)人員對(duì)HV5026（進(jìn)板式換熱器空氣閥）閥門定位器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)閥門定位器內(nèi)部電路板插針有松動(dòng)的現(xiàn)象，接觸不良一次，就會(huì)造成此閥自動(dòng)關(guān)、開一次，原因最終確定為閥門定位器內(nèi)部電路板插針?biāo)蓜?dòng)。這樣重新啟動(dòng)膨脹機(jī)A運(yùn)行，加載后膨脹機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)正常，裝置精餾工況穩(wěn)定。

6 防止事故發(fā)生的防范措施及改進(jìn)措施

此閥門定位器為濱特品牌的定位器，質(zhì)量一般會(huì)有可靠保障，但是卻發(fā)生了一次插針?biāo)蓜?dòng)的情況。平時(shí)儀表人員只是對(duì)定位器的外觀密封進(jìn)行檢查，防止漏水，不會(huì)對(duì)內(nèi)部接線板進(jìn)行檢查，所以應(yīng)該建立機(jī)會(huì)檢修臺(tái)賬，利用機(jī)會(huì)檢修對(duì)關(guān)鍵的閥門定位器的內(nèi)部電路板進(jìn)行檢查，才會(huì)減少定位器發(fā)生故障的概率。

關(guān)鍵的儀表控制閥門應(yīng)該建立故障臺(tái)賬，記錄控制閥門曾發(fā)生過哪些故障，譬如：分子篩再生氣流量控制閥由于滑動(dòng)軸承潤滑油凝固，滑動(dòng)軸承銹蝕，卡澀，使閥門來回顫動(dòng)，造成精餾塔上塔壓力波動(dòng)，無法維持生產(chǎn);分子篩再生氣放空閥由于電磁閥排氣孔堵塞，排氣孔方向朝上，下雪后又結(jié)冰，造成無法正常排氣，再生氣放空閥打不開，發(fā)生分子篩程序暫停事故;分子篩空氣切換閥儀表氣過濾減壓閥彈簧疲勞，開關(guān)緩慢，經(jīng)常會(huì)發(fā)生分子篩程序暫停故障;去水冷塔富氧空氣氣缸活塞密封圈損壞，造成氣缸竄氣，流量波動(dòng)，造成精餾塔上塔壓力波動(dòng)。而故障臺(tái)賬應(yīng)記錄好這些故障具體原因及處理方法，這樣才能提醒儀表專業(yè)人員，機(jī)會(huì)檢修時(shí)哪些是檢查的關(guān)鍵點(diǎn)，哪些是維護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)，才能更好地保障儀表控制閥的安全可靠性。

更改進(jìn)塔空氣閥閥門定位器的型式，將原來的不帶反饋功能閥門定位器更改為帶有反饋功能的閥門定位器。更改型式后如果再出現(xiàn)閥門波動(dòng)現(xiàn)象，就可以直接在DCS上查到閥門的動(dòng)作曲線，精準(zhǔn)的判斷出哪個(gè)閥門發(fā)生了波動(dòng)，從本質(zhì)上解決了難以分析判斷的問題。

DCS專業(yè)人員技術(shù)水平有待提高，在后臺(tái)檢查發(fā)現(xiàn)HV-5026（進(jìn)板式換熱器空氣閥）閥門通訊信號(hào)中斷一次，并表述為不影響閥門的開關(guān)，當(dāng)時(shí)工藝人員已經(jīng)和DCS人員講過，只有這個(gè)閥門動(dòng)作了才會(huì)與實(shí)際故障現(xiàn)象相符，由于確定為不影響閥門的開關(guān)，這樣給分析判斷帶來了很大的困難。

現(xiàn)在很多化工企業(yè)都配置單套空分裝置，要保障裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，完善應(yīng)急后備系統(tǒng)就顯得非常重要，空分設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)合理的液氮產(chǎn)量，同時(shí)根據(jù)工廠氮?dú)庑枨罅慷嗌?，選擇設(shè)計(jì)能夠維持裝置意外跳車而液氮能夠供應(yīng)8～10天氮?dú)獾囊旱獌?chǔ)罐。這樣即使機(jī)組發(fā)生故障意外跳車，后備系統(tǒng)也能連續(xù)供應(yīng)氮?dú)?～10天，化工企業(yè)的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)有了很好的保障，同時(shí)銷售液氮也能給工廠帶來可觀的效益。一般配套總量是10000立的液氮儲(chǔ)罐就能滿足要求。

吸取故障教訓(xùn)，讓每名操作人員清楚故障發(fā)生的具體原因，今后碰到類似故障的分析方法和處理方法，提高操作人員的綜合判斷能力。同時(shí)提高操作人員故障狀態(tài)時(shí)的應(yīng)急響應(yīng)能力，在保障裝置安全運(yùn)行的前提下及時(shí)調(diào)整好各項(xiàng)工藝參數(shù)，按照制定事故應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案規(guī)范操作，盡量維持生產(chǎn)，盡量減少故障帶來的損失，盡快恢復(fù)生產(chǎn)，同時(shí)快速查找、判斷故障產(chǎn)生的原因，聯(lián)系設(shè)備、儀表、電氣等專業(yè)及時(shí)進(jìn)行維修處理。

7 事故引發(fā)的思考

這起空分波動(dòng)的事故給我們帶來的思考：首先，雖說閥門定位器內(nèi)部電路板插針?biāo)蓜?dòng)出現(xiàn)故障的概率較少，但是一旦出現(xiàn)故障就會(huì)造成空分裝置波動(dòng)甚至?xí)斐赏＼囀鹿?。而為了快速的判斷哪些閥門出現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)的情況，閥門設(shè)計(jì)時(shí)考慮反饋功能就顯得十分重要，從事空分行業(yè)的設(shè)計(jì)院或使用單位在流程設(shè)計(jì)或?qū)彶闀r(shí)考慮將空氣進(jìn)板式換熱器的空氣閥設(shè)計(jì)成帶有反饋功能的閥門定位器，從本質(zhì)上解決出現(xiàn)故障后不好判斷的問題，這是問題的關(guān)鍵。其次，分析問題要全面、細(xì)致，不應(yīng)放過任何細(xì)節(jié)，分析事故問題時(shí)應(yīng)該將各工藝參數(shù)曲線放到一個(gè)畫面進(jìn)行對(duì)比分析，我認(rèn)為這是一個(gè)很好的分析方法，同時(shí)發(fā)生故障的巧合性一定要予以考慮，這樣我們才能正確判斷出發(fā)生故障的原因，才能避免因分析原因錯(cuò)誤造成不必要的檢修。最后，工藝、設(shè)備、儀表、電氣各專業(yè)應(yīng)該經(jīng)?？偨Y(jié)設(shè)備運(yùn)行中存在的缺陷，并進(jìn)行必要的記錄，特別是設(shè)計(jì)方面的缺陷及改進(jìn)方案，有機(jī)會(huì)參與化工行業(yè)舉辦的各專業(yè)技術(shù)交流會(huì)時(shí)進(jìn)行相互交流、探討，最終確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)改進(jìn)方案，讓設(shè)計(jì)院優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終讓使用單位使用的全是最合理的設(shè)計(jì)。所以各大化工企業(yè)應(yīng)鼓勵(lì)一線技術(shù)人員積極參加化工行業(yè)舉辦的技術(shù)交流會(huì)也是很有必要的。