10 000Nm3/h空分設(shè)備氬調(diào)試故障分析

姜 琳 張勇志 陳永強

（河南開元空分集團有限公司，河南 開封 475000）

10 000Nm3/h空分設(shè)備氬調(diào)試故障分析

姜 琳 張勇志 陳永強

（河南開元空分集團有限公司，河南 開封 475000）

10 000Nm3/h空分設(shè)備因粗氬冷凝器泄漏，導(dǎo)致調(diào)試過程中工藝氬中微量氧純度無法達標(biāo)。介紹泄漏故障現(xiàn)象和發(fā)生的原因，闡述故障排除措施和制氬空分設(shè)備在安裝環(huán)節(jié)對換熱器二次保壓的重要性。

空分設(shè)備；粗氬塔；泄漏；二次保壓

山東恒邦冶煉股份有限公司（以下簡稱恒邦冶煉）制氧站KDOAr-10 000/340型空分設(shè)備由河南開元空分集團有限公司成套供應(yīng)。采用氮水預(yù)冷，常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機制冷、全精精餾無氫制氬，常規(guī)外壓縮。下塔采用篩板塔，上塔及氬塔采用規(guī)整填。2010年3月安裝完成，進入調(diào)試階段，4月氧氣產(chǎn)量和純度達標(biāo)，2010年5月開始調(diào)氬，粗氬系統(tǒng)調(diào)試中出現(xiàn)了工藝氬中微量氧無法達到設(shè)計純度的情況。

1 故障經(jīng)過

2010年5月23日完成粗氬塔一和粗氬塔二冷卻及粗氬塔二積液工作，啟動粗液氬泵AP，投運粗氬塔，氬餾分在8%～10%之間正常波動，工藝氬流量FI-701 控制在100Nm3/h左右。隨著V3閥開大，逐步增加粗氬塔負(fù)荷，氬餾分流量FI-703很快達到設(shè)計流量13 500Nm3/h，5月24日測量工藝氬中微量氧純度AIA-705從0.7%降到100Ppm。5月25日，工藝氬中微量氧純度AIA-705從100Ppm降落至10ppm，測量粗氬中氧純度A-707為4%。 26日AIA-705降至5ppm左右不再降低，測量粗氬中氧純度A-707為0.55%也不再降低。

發(fā)現(xiàn)上述問題后做了以下工作：

①用裝有肥皂水的噴壺檢漏工藝氬中微量氧分析AIA-705儀表管，檢查范圍包括從冷箱接口到分析儀接口，多次檢漏沒有發(fā)現(xiàn)任何漏點，并反復(fù)校驗微量氧分析儀，顯示值均和之前一致。

②短時間內(nèi)，關(guān)閉氬泵密封氣源，查看微量氧分析儀AIA-705顯示值沒有變化。

③保持其他條件不變，嘗試關(guān)小閥門V766，控制工藝氬流量FI-701降低到60Nm3/h，氬餾分流量FI-703及粗氬塔一阻力PDI-701和粗氬塔二阻力PDI-702沒有變化，但是工藝氬中微量氧純度AIA-705從5ppm上升到5.8ppm。開大V766閥門，增加工藝氬流量FI-701到130Nm3/h，粗氬餾分流量FI-703及粗氬塔一阻力PDI-701和粗氬塔二阻力PDI-702沒有變化，工藝氬中微量氧純度顯示為4.8ppm，繼續(xù)增加工藝氬流量，氬中微量氧純度AIA-705開始回復(fù)到5ppm并繼續(xù)上升超過5ppm［1］。

④保持其他條件不變，嘗試緩慢開大V3閥，氬餾分流量FI-703微有上升，LIC-3微上漲，AIA-705顯示值微有上升趨勢，嘗試緩慢關(guān)閉V3閥，氬餾分流量FI-703微有下降，LIC-3微下降，AIA-705顯示值微有下降趨勢。反復(fù)實驗多次還是該現(xiàn)象。不符合理論上增加負(fù)荷，循環(huán)量增大，工藝氬中微量氧純度AIA-705數(shù)值下降。

⑤測量PDI-702負(fù)壓管處的氬中氧純度與AIA-705比較發(fā)現(xiàn)PDI-702負(fù)壓管處的氬中微量氧的顯示數(shù)值總是比AIA-705處的顯示數(shù)值大。

2 故障分析

2.1 測量問題

5月25日粗氬系統(tǒng)顯示正常，氬餾分流量FI-703及PDI-701和PDI-702緩慢增加，工藝氬中微量氧純度AIA-705逐漸變高，5月26日工藝氬中氧純度AIA-705降至10Ppm時，純度降低速度明顯減慢，初步懷疑儀表管有漏點（由于AIA-705處的儀表壓為25ka，氬中微量氧為ppm級，氧分壓低于大氣中氧分壓，外界氧氣容易進入儀表管導(dǎo)致測量的純度數(shù)值不準(zhǔn)確）。通過反復(fù)檢漏能夠排除。及反復(fù)校驗分析儀，測量數(shù)據(jù)均一致，可以表明分析儀沒有問題。故可以排出測量不準(zhǔn)確。

2.2 粗氬泵密封氣問題

暫時斷開粗氬泵密封氣，觀察工藝氬中微量氧純度AIA-705和PDI-702負(fù)壓管處氬中微量氧純度，沒有什么明顯變化。

2.3 粗氬塔問題

粗氬餾分流量FI-703達到設(shè)計產(chǎn)量13 500Nm3/h，工藝氬流量的設(shè)計值是340Nm3/h，100Nm3/h遠(yuǎn)沒有達到設(shè)計產(chǎn)量，故可以排除粗氬塔負(fù)荷不夠。

6月26日測量粗氬含氧量A-707為0.55%，該處數(shù)值隨著開大V3，氬塔負(fù)荷增加，數(shù)值微降低，該數(shù)值完全滿足設(shè)計要求，故可以排除粗氬塔一本身問題。

理論上粗氬塔二部分蒸發(fā)部分冷凝工作只發(fā)生在規(guī)整填料上，PDI-702負(fù)壓管處的氬中微量氧純度應(yīng)該等于工藝氬中微量氧純度。隨著V3開大，PDI-702負(fù)壓管處的氬中微量氧純度數(shù)值下降，符合負(fù)荷增大，氬中微量氧純度數(shù)值變小即氬中氧純度提高，故可以排除粗氬塔二本身問題。沒有任何變化，故可以排除粗氬泵密封氣泄漏問題。

2.4 粗氬冷凝器泄漏

粗氬冷凝器在正常工作時液空側(cè)壓力35Kpa，而氬側(cè)壓力=上塔中部壓力-PDI701-PDI-702=25kpa，小于液空側(cè)壓力。另外液空側(cè)液空純度約45%，故氬側(cè)的氧氣分壓遠(yuǎn)小于液空側(cè)氧氣分壓，如果有漏點則會直接影響工藝氬中微量氧純度，若漏點較大則氬中微量氧純度不能保證10pmm以內(nèi)，故判斷是微漏。

粗氬冷凝器本身不參與精餾，正常情況下工藝氬中微量氧AIA-705純度數(shù)值應(yīng)該小于等于PDI-702負(fù)壓管處純度數(shù)值即工藝氬中微量氧純度高于等于PDI-702負(fù)壓管處純度，而實際情況和原理矛盾。若是粗氬冷凝器有漏點，則可以解釋通，PDI-702負(fù)壓管處的純度高于工藝氬中微量氧純度。因此判定粗氬冷凝器微漏的可能性最大［2］。

3 處理措施

因粗氬冷凝器微漏，需要對整個分餾塔進行加溫扒砂處理，由于后續(xù)車間暫時不能停車，并且對氬氣沒有需求量，故決定等待大檢修期間，停車加溫扒砂后對粗氬冷凝器檢漏。對粗氬塔二上部冷凝器整體二次保壓，保壓失敗。切開封頭用帶肥皂水的噴壺檢漏，發(fā)現(xiàn)粗氬冷凝器不凝器管有漏點。根據(jù)漏點形狀懷疑凝器管在穿過塔壁時補焊過程中薄壁管局部受熱形成漏點。對凝氣管補焊后，二次保壓合格，重新開車。氬塔再次投運，隨著V3閥逐步開大，氬餾分量達到設(shè)計值并穩(wěn)定運行2天后，工藝氬中微量氧純度達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)2ppm，投運精氬塔并穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

此次氬系統(tǒng)發(fā)生粗氬冷凝器不凝氣排放微漏，導(dǎo)致氬中微量氧純度無法達標(biāo)。針對這種情況，在以后粗氬塔的安裝過程中增加了對出廠換熱器的二次保壓工作，防止再次出現(xiàn)冷凝器微漏事故。

［1］湯學(xué)忠，顧福民.新編制氧工問答［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

［2］毛紹融，朱朔元，周智勇.現(xiàn)代空分設(shè)備技術(shù)與操作原理［M］.杭州：杭州出版社，2005.

Analysison Argon Debugging Troubleof 10000Nm3/hAir Separation Device

Jiang Lin Zhang Yongzhi Chen Yongqiang
（Henan Kaiyuan Air separation Group Co.，Ltd，Kaifeng，Henan 47500）

Crude argon condenser leakage of 10000 Nm3/h air separation device results in the pure ofmircooxygen in argon cannot reach the standard during debugging.The phenomenon and thecauses of leakage are introduced，the trouble shootingmeasures and importance of second pressure test of heat-exchanger in installation of the ar?gon generation system of air separation are expounded.

air separation device；crude argon column；leakage；Second pressure test

TQ116

A

1003-5168（2015）05-0072-2

2015-4-20

姜琳（1986-），男，本科，助理工程師，研究方向：空分調(diào)試，工程設(shè)計。