淺談空分加熱爐對整個空分系統的影響

趙　猛

摘要：本文著重講述KDN－8000高純氮制備裝置分子篩純化器系統再生故障對整個空分系統造成的影響，對產生的原因進行了分析，并對此類故障提出解決的辦法。

關鍵詞：純化器；再生；故障；解決辦法

1 前言

海南煉化空分裝置于2006年3月開始試運投產，該工藝流程由空氣壓縮機系統、空氣凈化系統、膨脹制冷系統、空氣精餾分離系統組成，另外與液氮貯存、液氮增壓汽化系統和氮氣壓縮機組組成供氮部分。 主換熱器和冷凝蒸發換熱器均為板翅式換熱器，本裝置凈化系統采用分子篩吸附凈化系統、制冷系統采用污氮反流膨脹制冷、分離系統采用單級精餾流程，整套裝置采用DCS控制系統。

原料空氣經壓縮機壓縮后，溫度不大于140℃，進入水和空氣直接接觸換熱的空氣冷卻塔AC1101空冷塔，壓縮后空氣經AC1101噴淋冷卻后，將空氣溫度冷卻至16℃以下，然后進入分子篩純化器，利用活性氧化鋁和分子篩的選擇吸附性特點，除去空氣中的H2O、CO2、C2Ｈ2，然后經主換熱器E1進入入冷箱。分子篩純化器兩臺交換使用，一臺吸附工作，另一臺解析再生。再生污氮氣經過加熱爐以后，被加熱至180℃，對純化器內活性氧化鋁和分子篩進行再生。如果分子篩再生效果不好時，它的吸附深度就會減弱，空氣夾帶超量氣態水分子和CO2便會在分餾系統主換熱器通道和篩板塔內凝結，堵塞進氣通道和塔盤，導致正常分餾工況無法持續。

該裝置自投產運行以來，分子篩純化器再生效果不理想時有發生，導致裝置臨時停工處理，嚴重威脅到空分裝置的正常安全生產，并直接影響了全廠各生產裝置的安全運行。因此，有必要對分子篩純化器再生不好的故障進行一番總結，詳細分析故障機理，并提出有效的解決方案。

2 故障A：加熱爐2次跳停，導致純化器再生效果不好。

2006年4月6日凌晨2點，純化器B再生進行到加熱一步時，加熱爐B加熱8分鐘后，再生溫度TIAS1212升到94℃時，加熱爐突然跳停，由于發現不及時，當加熱程序進行到58分鐘時才發現加熱爐B運行信號變白，表示加熱爐停止加熱，正常加熱應該顯示紅色，溫度在180℃左右，此時溫度已降為冷箱出口污氮的溫度，為16℃左右，所以判斷加熱爐跳停，立即將再生程序暫停，派人赴現場切換加熱爐A運行，恢復再生，此次再生純化器出口溫度TI1202最高溫度達到81℃，正常時應加熱到180℃，純化器B沒有達到預期的再生效果。

6日上午9點，電氣人員將加熱爐B檢修結束后，當班人員將加熱爐切換回B運行，上午10點純化器B又進入再生程序（一個周期8小時），加熱剛開始不久，B加熱爐再次跳停，這次由于發現比較及時，加熱開始16分鐘，立即將A爐又切回運行。到目前為止，空分系統還沒有受到大的影響，主換熱器壓差PDI2為4.51kpa，分餾塔塔阻PDI1為21.8kpa，一切正常。

下午5點多鐘，分餾塔塔阻開始出現波動，塔阻開始出現持續上漲的態勢，最后上升高達53kpa，進氣量減少，氮氣純度不合格，精餾工況被破壞。

2.1 故障原因分析

由于加熱爐B故障跳停，使得純化器再生氣沒有達到設計的再生溫度，分子篩再生解析效果不好，沒有將吸附的雜質完全排放出來。

純化器A延長工作時間，吸附容量超過設計值，再生時間和再生條件都沒有變化，所以再生的效果也會降低。

出現故障處理不及時，在故障發生后一些工藝指標異常，如再生氣加熱爐出口溫度低、加熱爐運行信號停止等產生了明顯的變化，但未能準確判斷故障并采取相應的措施。

2.2 故障應急措施及解決方案

緊急停運裝置，對空分系統做加溫吹除處理。對兩臺純化器重新進行活化再生處理。對加熱爐的跳閘故障進行處理。加強對職工的操作培訓工作，對DCS監控系統各參數發生異常情況時能夠及時作出反應并采取有效措施。操作人員應密切關注各項工藝參數的變化，一旦出現異常，必須迅速與車間技術人員取得聯系。

此次停工，因為主要生產裝置沒有開工，對全廠沒有造成直接的影響。

3 故障B：再生氣量減少，導致純化器再生時間延長

2006年8月7日上午10：30分純化器A冷吹時間延長30分鐘，當班人員懷疑溫度指示出現錯誤，聯系儀表處理。晚5：30，當班人員再次發現純化器B冷吹時間無故延長了37分鐘，經過分析查找原因發現，污氮氣的壓力PI1206指示值比正常時小了約一半，正常情況在10～20kpa之間，最低時為5～6kpa，當晚通過查詢歷史趨勢發現，PI1206最高指示壓力僅為5～6kpa，最低為2～4kpa。據此分析純化器冷吹時間延長的原因：污氮氣壓力表現異常低，冷吹的氣量減少，導致冷吹時間延長。（注：冷吹程序如果時間已到，但溫度還沒有達到冷吹溫度得話，程序自動延長冷吹時間）

3．1 分析氣量減少的原因：

加熱爐再生溫度高達190℃，與正常設計值180℃比較偏高。車間管理人員懷疑流量計FICS1201調節有問題，致使閥V1226關小，立刻聯系儀表人員到現場校驗流量計，儀表人員初次校驗檢測結果為流量計正常，沒有問題。流量計沒問題，整個問題的焦點投到閥V1219上，分析結果懷疑閥V1219關不死或者閥門損壞。經過多方聯系匯報，準備對V1219進行拆卸檢查。如果這樣，將導致整個空分裝置停工。車間工藝人員一邊查工藝，另外一邊儀表人員繼續檢查儀表，經過再次檢驗，儀表人員發現，由于剛下過雨，流量計FICS1201變送器漏進雨水，導致內回路短路，流量計指示值偏大，使得V1226閥門關小，實際流量小于正常再生氣量，污氮壓力偏低。

3．2 故障應急措施及解決方案

對流量計FICS1201進行處理，污氮氣壓力恢復正常，再生氣量恢復正常值。純化器B延長工作時間，A再生不徹底，但對空分系統沒有造成很大的影響，使損失降到了最低。

結束語

空分站是我廠為實現8Mt/a煉量上馬的第一套配套裝置，而純化系統又是空分裝置負責吸附空氣中的水分、二氧化碳和部分碳氫化合物的關鍵設備，其運行狀況決定了空分裝置的安全與否。因此，針對我單元分子篩純化器各類導致再生不好的故障，總結出一套有效的應急處理與解決方案，對提高空分裝置運行的安全性和經濟效益是大有裨益的。最后值得指出的是，在日常的工藝操作中，特別應注意以下幾點：

嚴格執行工藝紀律、按時巡檢，密切注意關鍵性工藝參數（如純化器出口空氣中CO2含量、再生氣閥門的開啟度、切換時吸附筒壓力、再生時再生氣出口溫度等），盡可能提早發現故障，避免事故的發生。

定期校驗分析儀表，確保儀表調節系統完好。

判斷故障要及時、準確，要找到故障的根本原因，并采取相應措施。

故障嚴重時，應果斷緊急停工，處理好了故障再重新開工，不能帶病運行，致使問題擴大化。

加熱再生開始時，要密切注意再生氣流量和溫度的變化，有異常情況發生，立即采取措施。