帶氬空分主冷內漏的分析判斷和應急處理

黃震宇

（四川空分集團工程有限公司，四川簡陽 641400）

0 引言

空分裝置包含許多單體設備，由儀表、閥門、分析檢測和電氣系統等組成，是一個復雜的系統工程，應從理論上分析各種故障發生后出現的現象。實際運行中，根據故障現象找出對應問題，為客戶提供理論和支持，目標是建立故障分析處理庫，提供解決辦法，便于應急，少走彎路。

氮泄漏進入空分主冷主要途徑：①啟動管線；②主冷內漏。

氮泄漏進入氬系統的主要途徑：①氮泄漏進入主冷；②加溫管線；③循環氬泵密封氣泄漏。

主冷內漏雖然比較少見，但若開、停車頻繁，烴含量過高，預冷不夠充分實施返灌，停車時間過長不排液等因素也會造成主冷內漏。

1 典型故障現象

主冷內漏影響最大的是氬系統，不管是增效塔還是帶純氬的氬系統，少量內漏可能對增效塔影響不大，但對純氬的影響比較明顯。典型故障現象有以下4 點。

（1）純氬塔工作壓力高，不凝氣閥全開，不穩定，出現氮塞現象。

（2）粗氬冷凝器工藝氬的流量較小時粗氬塔不穩，開始波動，粗氬循環量降低明顯，出現氮塞現象。

（3）氧氣外壓縮，氧氣純度不達標或氧產量下降。

（4）液氧純度分析可能有鋸齒狀，不夠平滑。

2 故障分析和判斷

先要排除外部泄漏的因素：加溫氣、啟動輔助管線、氬泵密封氣泄漏。純氬蒸發器熱源采用氮氣，冷凝器冷源采用液氮時，應排除純氬冷凝器、蒸發器是否內漏。

（1）純氬塔內漏，對粗氬塔沒有多大影響，但對純氬塔影響很大。

（2）純氬塔加溫氣脫開，無變化，可排除加溫氣泄漏原因。

（3）純氬冷凝器壓力憋高后，關閉液氮進口閥和氮氣排放閥，關閉純氬塔進氣閥、不凝氣排放閥、液氬排放閥，純氬蒸發器液氮出口閥關閉，純氬塔壓力沒有增高、液位也沒有變化，純氬冷凝器壓力沒有下降、也沒有升高、液位也沒有變化，可判斷純氬冷凝器，純氬蒸發器沒有大漏。純氬冷凝器沒有大漏，則對純氬系統沒有大的影響。

（4）純氬塔少量進氣，純氬塔底氬有變好趨勢，氬中氮能降下來能獲得氮合格，可排除純氬蒸發器泄漏。

（5）檢查氬泵密封氣壓力設定正常、流量正常、工作正常，可排除密封氣泄漏。

（6）脫開粗氬塔快速加溫管線無變化，可排除加溫氣泄漏因素。

（7）出粗氬冷凝器的氬氣溫度偏低或減少粗氬冷凝器氬氣取出量，出粗氬冷凝器的氬氣溫度降低，循環量急劇減少。提高氬餾分氧含量（甚至很高），并持續數小時還會出現該現象，并沒有多大改變，則可證明其含氮較高。

（8）理論上正常空分氬餾分的氮來源于上塔氬餾分抽口之上，若氬餾分含氧很高，則自上而下的氮組分會比較少。但若主冷內漏，則氬餾分抽取越多，氬餾分含氮總量會越多，氬餾分含氧提高，只是有可能適當減少含氮總量，但比較有限。

（9）另外重要的一點是體現在主冷液氧面氧氣純度與液氧純度有較大的差別。當然若主冷內漏量不大，則氧氣純度與液氧純度差別可能較小。

（10）由于純氬冷凝器氮的高度濃縮，純氬冷凝器表現比較敏感，表現為容易氮塞。

（11）主冷內漏，特別是液面下內漏，有可能含氮組分波及液氧，導致液氧純度分析不夠平滑，主冷特別是液面下內漏，會根據泄漏點不同，液氧純度不均勻，分析結果不同。

3 解決方案

主冷內漏產生，與泄漏點位置有關系，有些薄弱的地方會因持續沖刷逐漸惡化。有些內漏的地方較為厚實，可以堅持數年而不惡化。一旦具備條件還是建議有機會停車檢修，避免擴大化。若不具備檢修條件，則可適當降低下塔壓力，適當提高主冷液面高度，縮小壓差延緩。對于帶純氬空分裝置，可將純氬冷凝器不凝氣排放口擴大進行處理，見圖1、圖2。

4 結束語

主冷內漏，并不一定影響主冷液氮純度；氧內壓縮或氧自增壓空分有可能對產品氧純度影響有限；但若泄漏處距離產品氧抽口位置近，有可能影響產品氧純度；內漏稍大影響主冷液面氧氣純度；若有分析儀分析液氧中含有較多的氮，則主冷內漏；若主冷液面氧氣純度與主冷液氧純度差距甚遠，則主冷有內漏；氬餾分較低，若粗氬塔或增效塔粗氬氣溫度低，負荷影響明顯，粗氬氣低流量時會出現氮塞現象；純氬塔不凝氣含量急劇增加，則有可能主冷內漏。

臨時解決辦法：提高純氬冷凝器不凝氣的排放能力。最終解決辦法是補漏處理，避免惡化。主冷內漏宜對產品氧進行監測或加大分析頻率，防止產品污染，導致純度不夠。

圖2 改造后的空分裝置