空分塔进水原因分析及解冻处理

摘 要：玉门炼化总厂动力车间空压机运行稳定，各项指标均达到设计值。其产品氧气提供给相关车间，氮气则是供给各装置的吹扫和补压源。生产中曾因为空分空分塔进水，导致空分装置停厂车天。

关键词：空分塔进水;原因分析;解冻处理

1 故障现象

操作工发现在用分子筛系统出口压力下降，空冷塔的压力上升。判断为切换机制阀门不严导致。观察分子筛相关数据，发现压力持续上升。并且DCS调查分子筛系统历史曲线、空冷塔压力、空压机操作参数、空分塔趋势。发现空冷塔的操作压力从操作值8kPa达到高报值10kPa，超过正常值。空压机组因为采用系统统一气源供气，参数无明显变化。空分塔压力从操作值56kPa涨到88kPa。装置内查看空冷塔出口管线、备用分子筛的进口管道疏水器副线，放出很多的泡沫状水。投用空冷塔出口放水阀，水份中也含有大量泡沫。通知循环水装置检查现场，发现在蓄水池内也发现大量泡沫积聚于水面以上，超过水面约30cm。然后空分车间紧急停厂。

2 故障原因分析

空分车间全部使用生产用水冷后直排。而在现用空分装置的设计里，空冷塔的上部和下部用水却使用循环水作为冷却水。这种设计虽然减少了水的使用量，却对循环水的质量要求很高。

循环水系统内加入过量杀菌剂。由于循环水工作人员对空分水处理系统的操作不熟知，盲目的一次性加入过量杀菌剂，此类杀菌剂不是无泡类型，冷却水和杀菌剂在水池中发生水解反应，并且生成大量的泡沫。含有大量杀菌剂的含水泡沫冷却水到空冷塔后，在空冷塔的分配器和填料层上留存大量泡沫。空气作为载体带着含水泡沫到分子筛的纯化系统，会使纯化效果明显下降，二氧化碳的浓度升高，换热器会冰堵并且压力上升。

进水情况：处于工作状态的吸附器的分子筛和氧化铝全部被水浸泡;另一只加热再生状态的吸附器由于处于均压状态，也大量进水，该吸附器中的分子筛有1/3进水，氧化铝全部被水浸泡，蓄热器、电加热炉、增压机空气入口和空分塔下塔，上塔均大量进水。造成严重进水的原因之一是操作不当，使系统压力下降过大。该套空分设备配套的空冷塔为穿流式筛板塔，内设7块穿流式塔板。正常工作时，由于压力和气体流量处于稳定状态，各块塔板上有一定的持液量。当塔内气压下降时，上升气体不能使塔板上液位保持在原来的高度，塔板上的水大量流到塔底，空冷塔液位急剧上升。此外，由于塔内气压降低，空冷塔的排水量相应减少，也使空冷塔的水位上升。这两个因素致使空冷塔液位急剧上升并超过液位测量负压管，使得液位测量压差变小，空冷塔液位调节阀接到指令后，即刻关小，水位急剧上升，超过空气进口，从而使空分设备进水。

分子筛进口自动疏水阀发生故障，手动疏水阀也未打开。车间现场对空分系统水处理、分子筛带水故障处理经验不足。

3 故障处理过程

①现场组织空分装置停车。空压机组保持机后压力5.2Bar，切断空压机组送出阀。预冷系统气体放空、水排出。空分塔排液并且静置;

②在循环水水池中投加消泡剂;


③净水设备处理：拆开进水设备最低处法兰，在最低管道下方开口排放，并拆下增压机入口过滤网的手孔排放。接临时管作为吹除干燥导气管：因两只分子筛吸附器中的分子筛和氧化铝均已被水浸泡，吸附器不能正常工作，因此不能将经过吸附器处理的气体作为吹除、干燥用气。建议在吸附器进、出口空气总管的阀之间加管道，并安装一个阀门，作为吹除、干燥的临时导气管;

④进行空分的分子筛系统排查。检查发现位于分子筛塔底部的大量分子筛碎裂，小部分粉末脱落，不能使用。备用分子筛塔内的分子筛完好。决定立即采购分子筛，将分子筛塔内分子筛整体更换;

⑤按照空分装置开厂程序，用经过备用分子筛纯化后的空气，对现用分子筛进行活化再生处理。再生2个周期后，分子筛出口空气各项指标达到工艺需求。然后用纯化后的气体再对空分塔进行全面加热解冻;

⑥空分塔加热解冻的过程里，依照空气流程先后次序，逐渐打开各分支排放的阀门，直到全开。通过大流量的气体，加热换热器和塔系统管线，带走水份。于换热器及空分塔下部放空阀中放出大量水;

⑦当换热器和空分塔下部温度升高5℃以上，放空口空气露点低于-40℃，进而逐渐增大对氩系统的加热吹扫;

⑧当系统各点温度全部达到5℃以上，排放口空气露点低于-60℃。加热吹扫步骤完成，空分系统准备开厂。

4 防范措施

经过多天的处理，空分车间开厂后，生产运行安全稳定，各项指标均达到停厂前水平。为了防止车间再次发生此类事故，日常生产中将落实以下措施：

①完善循环水系统的操作，加强杀菌剂投加管理。投放频率翻倍，投放量减半。杀菌剂每次投放后继而投放消泡剂。投放后工作人员确认未产生过量含水泡沫后，方可离开;

②空冷塔出口加设自动疏水阀，并且拆除分子筛进口自动疏水阀更换为高质量产品。不间断巡检时打开自动疏水閥连通阀，检查自动疏水阀的情况;

③空分装置停厂修过程中，必须检修空冷塔的分配器和丝网除沫器是否完好;

④加强工艺学习和培训，提高工作人员对事故状态的处理能力，完善操作规程和应急预案。

参考文献：

[1]张菲菲.空分装置主换热器氧通道冻堵原因及处理措施[J].氮肥与合成气，2018（03）.

[2]王富民，辛峰，廖辉.磷酸铵防结块技术研究[J].无机盐工业，2002（01）.