一起空分純化器進(jìn)水事故的原因分析及處理措施

楊建輝

摘?要：本文討論分析了一起空分純化器進(jìn)水事故的原因，對(duì)循環(huán)水投加藥劑、分子篩高溫活化、空分裝置大加溫操作及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面提出了一些實(shí)用性建議。

關(guān)鍵詞：空分;純化器;事故;處理

某企業(yè)配套KDON-45000/30000空分裝置，主要特點(diǎn)是常溫分子篩凈化、增壓膨脹機(jī)制冷、精餾塔采用規(guī)整填料、全精餾提氬、DSC集散控制、液氧內(nèi)壓縮等。其中純化器的作用是吸附空氣中的水份、CO2、乙炔及CnHm，得到露點(diǎn)≤-65℃、CO2≤1ppm的合格空氣，一部分用作儀表風(fēng)，其余均全部進(jìn)入精餾塔參與精餾。該單元由兩臺(tái)吸附器和蒸汽加熱器組成，為臥式雙層床結(jié)構(gòu)，下層為活性氧化鋁，上層為分子篩，兩只吸附器切換工作。再生是由精餾塔來的污氮?dú)?，?jīng)蒸汽加熱器加熱后入純化器，脫附掉吸附的水份及CO2等，然后用污氮?dú)獯道渲脸貍溆?。運(yùn)行中純化系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題，不能妥善解決，將影響空分裝置安全運(yùn)行，有可能導(dǎo)致凍堵、泄漏、爆炸等事故。

一、事情經(jīng)過

2018年3月3日15時(shí)左右，某公司空分車間操作人員接調(diào)度通知，某水務(wù)公司開始對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)投加黏泥剝離劑，崗位操作人員于15時(shí)47時(shí)發(fā)現(xiàn)空冷塔阻力開始上漲，立即匯報(bào)并調(diào)整工況，降低空壓機(jī)出口壓力，同時(shí)降低冷卻水流量至500Nm?/h。崗位人員密切監(jiān)控純化器出口CO2含量及吸附后空氣溫度變化，通知水務(wù)公司停止投加黏泥剝離劑作業(yè)，并投加消泡劑。15時(shí)58分，純化器后CO2迅速上漲至3.56ppm，立即對(duì)空分裝置緊急停車。隨后啟動(dòng)小空壓站為全廠提供儀表風(fēng)，啟動(dòng)事故氮泵提供中壓氮?dú)狻，F(xiàn)場(chǎng)人員打開純化器進(jìn)口導(dǎo)淋，發(fā)現(xiàn)有大量水排水。

二、原因分析

該公司立即成立由各專業(yè)人員組成的事故調(diào)查組，對(duì)此次事故進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)某水務(wù)公司投加黏泥剝離劑速度過快，消泡劑投加滯后，系統(tǒng)產(chǎn)生大量泡沫，造成空分空冷塔出口空氣帶液，導(dǎo)致純化器進(jìn)水，吸附劑效率下降，出口CO2超標(biāo)。同時(shí)暴露出管理方面也存在一些問題：

1.該水務(wù)公司管理不嚴(yán)，未制定藥劑投加計(jì)劃，藥劑投加無參考性，隨意性大。此次投加黏泥剝離劑前，未制定詳細(xì)的投加方案，未對(duì)循環(huán)水水質(zhì)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)投加黏泥剝離產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)不清楚。此次投加的是新型藥劑，未對(duì)新藥劑的性能及藥劑效果進(jìn)行分析、實(shí)驗(yàn)論證。

2.該公司空分車間在循環(huán)水投加黏泥剝離劑后，崗位人員對(duì)預(yù)冷及純化系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)變化不夠敏感，未能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)措施，導(dǎo)致大量循環(huán)水進(jìn)入純化器。

三、現(xiàn)場(chǎng)處理及生產(chǎn)恢復(fù)

純化系統(tǒng)排水結(jié)束，啟動(dòng)機(jī)組向純化器導(dǎo)氣過程中，發(fā)現(xiàn)空冷塔壓差仍出現(xiàn)上漲，現(xiàn)場(chǎng)打開純化器進(jìn)口導(dǎo)淋再次排出大量水，隨即純化器退氣，并要求該水務(wù)公司繼續(xù)投加消泡劑。2小時(shí)后再次向純化器導(dǎo)氣，現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)淋無水排出，做純化器后空氣露點(diǎn)為-70℃?？紤]到純化器下層部分吸附劑已被水浸泡過，為防止加熱時(shí)水份急劇氣化破壞分子篩內(nèi)部結(jié)構(gòu)，故采取先使再生氣體經(jīng)過冷吹通道吹出純化器內(nèi)的液體水，再打通純化器加熱流程，同時(shí)將純化器再生蒸汽切換至2.5MPa蒸汽（正常為1.0MPa蒸汽），對(duì)1#罐進(jìn)水分子篩進(jìn)行高溫再生，第一階段再生氣流量控制在10000Nm?/h加熱20分鐘，第二階段再生氣控制流量20000Nm?/h加熱15分鐘，第三階段再生氣流量控制在40000Nm?/h加熱，直至再生出口溫度達(dá)到100℃。冷吹時(shí)峰值為118℃，冷吹到30℃后備用。

啟動(dòng)膨脹機(jī)后，運(yùn)行不久便發(fā)現(xiàn)膨脹機(jī)增壓端壓力與膨脹機(jī)進(jìn)口壓力壓差大，最高達(dá)到400KPa（正常為30-40KPa）。啟動(dòng)液氧泵后高壓板式換熱器污氮?dú)夤芫€溫差達(dá)到50℃，且無法調(diào)整，說明高壓板式換熱器部分空氣通道也堵塞嚴(yán)重。從精餾塔下塔導(dǎo)氣開始，下塔壓差就出現(xiàn)不正常上漲，至液氧泵啟動(dòng)后，塔壓差上漲至30KPa并滿量程，說明精餾系統(tǒng)也出現(xiàn)凍堵情況，已無法維持正常運(yùn)行，最后精餾系統(tǒng)退氣，開始排液、導(dǎo)氣，對(duì)空分裝置進(jìn)行大加溫。

因1#罐進(jìn)水嚴(yán)重，吸附末期CO2超標(biāo)，大加溫過程中經(jīng)過了多次反復(fù)導(dǎo)氣與退氣操作，同時(shí)將2.5MPa蒸汽溫度由170℃提高至205℃，減少了純化器加溫所需時(shí)間，也為2#罐縮短再生時(shí)間創(chuàng)造了條件。直至6日17時(shí)50分空分裝置整體加溫結(jié)束，開始啟動(dòng)膨脹機(jī)對(duì)精餾系統(tǒng)降溫、冷卻、積液，啟動(dòng)液氧泵外送氧氣，至此裝置基本恢復(fù)正常。

雖然空分裝置恢復(fù)生產(chǎn)運(yùn)行，基本能夠滿足當(dāng)前生產(chǎn)需求，但發(fā)現(xiàn)1#罐吸附劑僅恢復(fù)部分吸附能力，吸附時(shí)間較正常時(shí)縮短約1小時(shí)，加工空氣量?jī)H控制在235000Nm?/h左右（正常為250000Nm?/h左右），且在吸附末期CO2仍呈上漲趨勢(shì)，并有偶爾超標(biāo)現(xiàn)象。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，對(duì)裝置的安全運(yùn)行帶來威脅，公司決定采購(gòu)新的吸附劑擇機(jī)進(jìn)行更換。

四、預(yù)防及操作措施

空分裝置經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，技術(shù)逐漸成熟，規(guī)模逐漸擴(kuò)大，純化器進(jìn)水事故時(shí)有發(fā)生，如何徹底杜絕此類事故，做到本質(zhì)安全，提以下幾點(diǎn)建議：

1.企業(yè)與空分空冷塔相連的循環(huán)水系統(tǒng)要投加藥劑，必須制定專項(xiàng)加藥方案，根據(jù)實(shí)際情況明確藥劑投加方法、頻率及劑量。

2.更換新藥劑，要做好變更管理。首次投加新藥劑，需對(duì)新藥劑的性能及藥劑效果進(jìn)行分析、實(shí)驗(yàn)論證，建議首次使用時(shí)以最低濃度投加，并通知相關(guān)單位，密切監(jiān)控控制指標(biāo)，保證裝置安全運(yùn)行。

3.制定完善的空冷塔阻力升高應(yīng)急處置預(yù)案，組織崗位員工學(xué)習(xí)，確保熟知應(yīng)急處置要點(diǎn)，第一時(shí)間能正確處置，避免事故擴(kuò)大。

4.與多家企業(yè)交流，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代進(jìn)口裝置空冷塔均設(shè)置了阻力高聯(lián)鎖，目的就是防止純化器進(jìn)水，因此須給空冷塔增加阻力三選二高高聯(lián)鎖測(cè)點(diǎn)。

若純化器分子篩已經(jīng)進(jìn)水，在處置過程中還要注意以下方面：

1.吸附劑被水浸泡過后，不能立即加熱，防止加熱時(shí)水份急劇氣化破壞分子篩內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致吸附劑徹底失效。應(yīng)先使用常溫氣體把液體水分吹除掉，將分子篩吹干。

2.盡量提高再生氣溫度，縮短再生時(shí)間，對(duì)吸附劑進(jìn)行高溫活化處理，同時(shí)也減少運(yùn)行純化器的負(fù)荷。

3.此次發(fā)現(xiàn)若空分精餾系統(tǒng)堵塞嚴(yán)重，在大加溫時(shí)，當(dāng)加溫到-80℃以上時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)CO2會(huì)大量升華，影響分子篩的再生。因此，在加溫過程中建議精餾系統(tǒng)回溫至-100℃以上時(shí)停用污氮?dú)?，切換至純化器后空氣，防止再生不徹底。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，純化系統(tǒng)對(duì)空分裝置運(yùn)行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，除了加強(qiáng)日常管理，還應(yīng)從本質(zhì)安全方面入手，不斷提高裝置安全性。本文對(duì)于循環(huán)水系統(tǒng)藥劑投加、分子篩進(jìn)水的再生處置、裝置大加溫操作以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等提出了具體建議和措施，供同行業(yè)參考交流。

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[4]開封空分集團(tuán)提供的KDON-45000/30000空分裝置使用說明書