2#14000m3/h制氧機組氬餾分無法抽出原因分析

劉志茹

（安陽鋼鐵公司制氧廠，河南安陽 455004）

1 過程簡介

2018 年初，安鋼制氧廠2#14 000 m3/h 機組開始系統(tǒng)檢修，至3 月28 日系統(tǒng)檢修結(jié)束并具備啟動條件，3月29日9:35啟動空壓機進行系統(tǒng)熱開車操作，至當日18:20 相繼啟動兩臺膨脹機開始進入冷卻階段，經(jīng)過積液階段后，通過反充液氧進行調(diào)純，主塔建立精餾工況，至4 月2 日7:30 主塔工況穩(wěn)定后，開始投運制氬系統(tǒng)，在投運氬系統(tǒng)過程中，氧氣純度已經(jīng)達到99.6%，但餾分量一直抽不出來。投氬過程的具體情況介紹如下：

1.1 第一次投氬

4 月2 日10:40 粗氬冷凝器投入，打開液空液位控制閥后，液空液位最高上漲到2 454 mm，當時粗氬Ⅱ塔塔釜液位699 mm，塔釜液位上漲緩慢，餾分量偶爾顯示2 000 m3/h，但不能保持連續(xù)的流量，粗氬Ⅱ塔阻力也一直在1.7 kPa左右，未見上升。餾分量一直無法抽出，經(jīng)過操作人員分析可能的原因有：

（1）氬餾分含氮高，在粗氬冷凝器內(nèi)無法換熱。

（2）液空純度高，粗氬冷凝器液空側(cè)溫度高，冷凝器無法換熱。

（3）液空恒流閥堵塞或開度小，循環(huán)量小。

（4）液空側(cè)壓力高，平均溫度高。

（5）液空液位高，液空平均溫度高。

（6）液氬回流管或回流閥V702堵塞，回流不暢，換熱面積不足。

針對以上幾種可能的情況，采取了相應(yīng)的措施：

（1）全開粗氬放空閥V756，此時粗氬放空量顯示為860 m3/h，餾分純度AI701 顯示98%O2，氧純度99.9%，污氮純度6%左右，氬餾分含氧較高，保持一段時間后氬餾分量沒有反應(yīng)。

（2）調(diào)整液空純度在37%～38%，調(diào)整結(jié)束后確認液空純度穩(wěn)定無大幅波動，保持一段時間仍未見效果。

（3）液空恒流閥全開全關(guān)兩次，然后開度由原來的6 圈開大到12 圈，液空回流溫度TIA703 顯示-180.4℃，變化不大，說明液空恒流閥未發(fā)生堵塞。

（4）通過上塔壓力、上塔阻力，核算粗氬冷凝器液空側(cè)壓力正常，就地檢查開關(guān)液空蒸汽回上塔閥FV701，開關(guān)正常，排除了液空側(cè)壓力高的原因。

（5）調(diào)整粗氬冷凝器液空液位，并通過液空調(diào)節(jié)閥控制液空液位多次在2 000 mm 和1 200 mm 之間調(diào)整，使液空液位多次經(jīng)過換熱液位上下限值，氬餾分量未見變化，排除此項原因。

（6）現(xiàn)場檢查確認液氬回流閥V702 在全開位置，并外部敲擊，振動該閥門。15:30 再次關(guān)閉液空閥LV702，粗氬冷凝器液空液位由1 683 mm 緩慢下降，當液空液位下降到1 430 mm 時，氬餾分量顯示10 000 m3/h，粗氬塔阻力4 kPa。粗氬2 塔塔釜液位快速上漲300 mm。

此時，判斷出粗氬Ⅱ塔冷凝器有大量回流液流下，冷凝器開始換熱，于是15:40 再次逐漸開大LV702 閥至35%，此時餾分量開始顯示并逐漸增大至11 216 m3/h 左右，隨著后期的不斷調(diào)整，餾分量最高達到13 999 m3/h。2018 年4 月3 日，因1#分子篩人孔漏氣嚴重，上午9:16 分2#制氧機組系統(tǒng)正常停車，空壓機系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)保持運行，分子篩暫停、卸壓，開始處理分子篩人孔漏氣。

1.2 第二次投氬

4 月3 日分子篩人孔處理完成，進行系統(tǒng)開車，至下午14：10，開始投運制氬系統(tǒng)，液空液位控制閥LV702 閥逐漸開大，粗氬冷凝器液空液位LIC702 逐漸上漲，最高上漲至1 888 mm，此時餾分量偶爾顯示3 000～4 000 m3/h，塔釜液位LIC701 保持在1 928 mm 左右且上漲緩慢。根據(jù)這一現(xiàn)象，分析認為可能為粗氬Ⅱ塔內(nèi)氣體含氮量較多，粗氬冷凝器不能正常工作，于是全開V756 粗氬放空閥，同時懷疑液空恒流閥V701可能存在堵塞，全關(guān)全開反復(fù)操作液空恒流V701 閥，以達到疏通閥門的目的。4 月3 日21:40 和4 月4 日3:16 分兩次將液空液位降低至800 mm，然后再次重新投運制氬系統(tǒng)，氬餾分量仍無法抽出。

4 月4 日廠部組織進行分析，并采取了以下措施：

（1）液空恒流閥可能仍存在堵塞，需要反復(fù)開關(guān)幾次后，將該閥全開。

（2）現(xiàn)場再次檢查確認液氬回流閥V702靈活且位置準確。

（3）確認冷凝器是否工作，對粗氬塔內(nèi)部氣體及粗氬冷凝器液空含氧進行分析，分析結(jié)果見表1。

根據(jù)分析結(jié)果，可以直接判斷出粗氬冷凝器未在工作狀態(tài)，所有純度都與制氬系統(tǒng)投運前狀態(tài)一致，可以初步判定液氬回流閥仍存在堵塞，同時，在操作氬系統(tǒng)吹除閥V756 過程中，崗位人員發(fā)現(xiàn)V756閥處有液體出現(xiàn)，并且在氬計量罐吹除閥處也出現(xiàn)液體排出，此時基本確認V702閥或回流管道存在堵塞。

表1 粗氬塔內(nèi)部氣體及粗氬冷凝器液空含氧分析結(jié)果

4月4日下午，利用充裝軟管連接粗氬氣放空口與分子篩后加溫氣閥，使用分子篩后空氣對粗氬冷凝器進行吹掃，在餾分量FIC702、粗氬塔阻力PDI702 負管上連接壓力表，對粗氬冷凝器進行多次充氣、放氣操作，充放氣過程中，兩個壓力表顯示壓力最高升到80 kPa，此時上塔壓力顯示50 kPa，說明塔釜液位可能已經(jīng)淹沒氬餾分進氣口，我們又將塔釜液位降低至1 300 mm，此時壓力表顯示壓力與上塔壓力一致，再次提高粗氬冷凝器液空液位，氬餾分量仍不正常，說明雖然氣體能夠通過V702，但是流通面積較小，粗氬Ⅱ塔回流液仍無法正?；亓髦炼⑴c精餾，經(jīng)過查看4 月3 日停車曲線，發(fā)現(xiàn)粗氬Ⅱ塔存在壓力降低至0 kPa，且保持這種狀態(tài)達到一個小時，認為液氬回流閥或管道可能存在冰堵，從而無法正常投運制氬系統(tǒng)；4 月4 日9：45 經(jīng)過討論確定進行系統(tǒng)排液加溫。

1.3 第三次投氬

系統(tǒng)排液加溫結(jié)束后，重新進行系統(tǒng)開車，至4月10 日上午10：14 再次投運氬系統(tǒng)，因急于查看加溫效果，氧純度達到98%時開始投運氬系統(tǒng)，為防止液體淹沒氬餾分進氣口，操作過程中保持塔釜液位1 000 mm 左右，逐漸將LV702 閥開大至8.5%，液空液位LIC702 最高漲至923 mm，此時餾分量無明顯變化。中午12:00 發(fā)現(xiàn)粗氬放空口處有液體排出。14:26，塔釜液位LIC701 由837 mm 突然快速上漲至1 591 mm，說明此時有大量液體流下，粗氬冷凝器開始工作，再次開大LV702至45%，液空液位由525 mm 上漲至1 373mm，餾分量開始顯示并逐漸穩(wěn)定在9 134 m3/h 左右。通過逐步調(diào)整，氬餾分量最終穩(wěn)定在17 000 m3/h左右，氬系統(tǒng)恢復(fù)中。

2 過程分析

（1）第一次投運制氬系統(tǒng)，氬餾分純度98%，氧氣純度已經(jīng)達到99.6%，說明此時主塔工況比較穩(wěn)定，粗氬Ⅱ塔不存在帶氮的可能性，造成氬餾分無法抽出的原因可以基本歸結(jié)為液氬回流閥或管道存在堵塞，經(jīng)過反復(fù)投運制氬系統(tǒng)操作，回流液逐步將液氬回流閥及管道內(nèi)的堵塞物沖開，液氬回流液正常回流，粗氬冷凝器恢復(fù)正常工作。

（2）第二次投運制氬系統(tǒng)主塔工況仍然已經(jīng)穩(wěn)定，此時無論我們?nèi)绾尾僮鳎瑲屦s分量始終無法抽出，且在粗氬放空閥V756 處有液體吹出，說明此時液氬回流閥及管道徹底被堵塞物堵死，粗氬冷凝器始終無法進入工作狀態(tài)。

（3）第三次投運制氬系統(tǒng)過程中，因急于驗證加溫效果，在氧純度98%時開始投運氬系統(tǒng)，最初投運制氬系統(tǒng)時氬餾分始終無法抽出，隨著主塔工況逐漸穩(wěn)定，氧純度逐漸上升，氬餾分量在一段時間突然恢復(fù)正常，根據(jù)現(xiàn)象判斷原因可能為投運氬系統(tǒng)后，餾分含氧量較低無法被液化，隨著含氧量逐漸增加，餾分開始被液化，粗氬Ⅱ塔開始進入工作狀態(tài)，才出現(xiàn)之前的餾分量突然大幅上漲的現(xiàn)象。

3 總結(jié)

（1）通過三次投氬過程中出現(xiàn)的異常情況及采取的各種措施，我們判斷最初粗氬冷凝器液氬回流管道存在堵塞。堵塞物可能為珠光砂、絮狀物、水分等。冷凝的液體無法正?；亓鳎瑢?dǎo)致粗氬冷凝器無法正常工作，餾分量不正常；粗氬氣放空口、計量罐吹除閥帶液。

（2）隨著反復(fù)幾次投氬和加溫吹掃，液氬回流管道堵塞物已經(jīng)被氣流或回流液體帶走，可以有少量回流液回流粗氬塔，在回流過程中將堵塞物不斷被帶出，液氬回流暢通，粗氬冷凝器工作正常，餾分量正常。

（3）最后一次投氬時未及時考慮氧純度對制氬系統(tǒng)的影響，通過工況的調(diào)整，最終氬餾分量被成功抽出，今后操作中需要引起重視，先將主塔工況調(diào)整穩(wěn)定后再進行投氬操作。

4 后期完善

（1）粗氬2 塔阻力負管上分接一個壓力變送器PI705，顯示粗氬塔上部的壓力，在制氬系統(tǒng)停車過程中，監(jiān)測該壓力值，防止出現(xiàn)負壓，吸入濕空氣。

（2）擇機對粗氬放空管道進行改造，增加DN65止回閥，防止發(fā)生冰堵事故。