2#14000m3/h制氧機組氬餾分無法抽出原因分析

劉志茹

（安陽鋼鐵公司制氧廠，河南安陽 455004）

1 過程簡介

2018 年初，安鋼制氧廠2#14 000 m3/h 機組開始系統檢修，至3 月28 日系統檢修結束并具備啟動條件，3月29日9:35啟動空壓機進行系統熱開車操作，至當日18:20 相繼啟動兩臺膨脹機開始進入冷卻階段，經過積液階段后，通過反充液氧進行調純，主塔建立精餾工況，至4 月2 日7:30 主塔工況穩定后，開始投運制氬系統，在投運氬系統過程中，氧氣純度已經達到99.6%，但餾分量一直抽不出來。投氬過程的具體情況介紹如下：

1.1 第一次投氬

4 月2 日10:40 粗氬冷凝器投入，打開液空液位控制閥后，液空液位最高上漲到2 454 mm，當時粗氬Ⅱ塔塔釜液位699 mm，塔釜液位上漲緩慢，餾分量偶爾顯示2 000 m3/h，但不能保持連續的流量，粗氬Ⅱ塔阻力也一直在1.7 kPa左右，未見上升。餾分量一直無法抽出，經過操作人員分析可能的原因有：

（1）氬餾分含氮高，在粗氬冷凝器內無法換熱。

（2）液空純度高，粗氬冷凝器液空側溫度高，冷凝器無法換熱。

（3）液空恒流閥堵塞或開度小，循環量小。

（4）液空側壓力高，平均溫度高。

（5）液空液位高，液空平均溫度高。

（6）液氬回流管或回流閥V702堵塞，回流不暢，換熱面積不足。

針對以上幾種可能的情況，采取了相應的措施：

（1）全開粗氬放空閥V756，此時粗氬放空量顯示為860 m3/h，餾分純度AI701 顯示98%O2，氧純度99.9%，污氮純度6%左右，氬餾分含氧較高，保持一段時間后氬餾分量沒有反應。

（2）調整液空純度在37%～38%，調整結束后確認液空純度穩定無大幅波動，保持一段時間仍未見效果。

（3）液空恒流閥全開全關兩次，然后開度由原來的6 圈開大到12 圈，液空回流溫度TIA703 顯示-180.4℃，變化不大，說明液空恒流閥未發生堵塞。

（4）通過上塔壓力、上塔阻力，核算粗氬冷凝器液空側壓力正常，就地檢查開關液空蒸汽回上塔閥FV701，開關正常，排除了液空側壓力高的原因。

（5）調整粗氬冷凝器液空液位，并通過液空調節閥控制液空液位多次在2 000 mm 和1 200 mm 之間調整，使液空液位多次經過換熱液位上下限值，氬餾分量未見變化，排除此項原因。

（6）現場檢查確認液氬回流閥V702 在全開位置，并外部敲擊，振動該閥門。15:30 再次關閉液空閥LV702，粗氬冷凝器液空液位由1 683 mm 緩慢下降，當液空液位下降到1 430 mm 時，氬餾分量顯示10 000 m3/h，粗氬塔阻力4 kPa。粗氬2 塔塔釜液位快速上漲300 mm。

此時，判斷出粗氬Ⅱ塔冷凝器有大量回流液流下，冷凝器開始換熱，于是15:40 再次逐漸開大LV702 閥至35%，此時餾分量開始顯示并逐漸增大至11 216 m3/h 左右，隨著后期的不斷調整，餾分量最高達到13 999 m3/h。2018 年4 月3 日，因1#分子篩人孔漏氣嚴重，上午9:16 分2#制氧機組系統正常停車，空壓機系統、預冷系統保持運行，分子篩暫停、卸壓，開始處理分子篩人孔漏氣。

1.2 第二次投氬

4 月3 日分子篩人孔處理完成，進行系統開車，至下午14：10，開始投運制氬系統，液空液位控制閥LV702 閥逐漸開大，粗氬冷凝器液空液位LIC702 逐漸上漲，最高上漲至1 888 mm，此時餾分量偶爾顯示3 000～4 000 m3/h，塔釜液位LIC701 保持在1 928 mm 左右且上漲緩慢。根據這一現象，分析認為可能為粗氬Ⅱ塔內氣體含氮量較多，粗氬冷凝器不能正常工作，于是全開V756 粗氬放空閥，同時懷疑液空恒流閥V701可能存在堵塞，全關全開反復操作液空恒流V701 閥，以達到疏通閥門的目的。4 月3 日21:40 和4 月4 日3:16 分兩次將液空液位降低至800 mm，然后再次重新投運制氬系統，氬餾分量仍無法抽出。

4 月4 日廠部組織進行分析，并采取了以下措施：

（1）液空恒流閥可能仍存在堵塞，需要反復開關幾次后，將該閥全開。

（2）現場再次檢查確認液氬回流閥V702靈活且位置準確。

（3）確認冷凝器是否工作，對粗氬塔內部氣體及粗氬冷凝器液空含氧進行分析，分析結果見表1。

根據分析結果，可以直接判斷出粗氬冷凝器未在工作狀態，所有純度都與制氬系統投運前狀態一致，可以初步判定液氬回流閥仍存在堵塞，同時，在操作氬系統吹除閥V756 過程中，崗位人員發現V756閥處有液體出現，并且在氬計量罐吹除閥處也出現液體排出，此時基本確認V702閥或回流管道存在堵塞。

表1 粗氬塔內部氣體及粗氬冷凝器液空含氧分析結果

4月4日下午，利用充裝軟管連接粗氬氣放空口與分子篩后加溫氣閥，使用分子篩后空氣對粗氬冷凝器進行吹掃，在餾分量FIC702、粗氬塔阻力PDI702 負管上連接壓力表，對粗氬冷凝器進行多次充氣、放氣操作，充放氣過程中，兩個壓力表顯示壓力最高升到80 kPa，此時上塔壓力顯示50 kPa，說明塔釜液位可能已經淹沒氬餾分進氣口，我們又將塔釜液位降低至1 300 mm，此時壓力表顯示壓力與上塔壓力一致，再次提高粗氬冷凝器液空液位，氬餾分量仍不正常，說明雖然氣體能夠通過V702，但是流通面積較小，粗氬Ⅱ塔回流液仍無法正常回流至二塔參與精餾，經過查看4 月3 日停車曲線，發現粗氬Ⅱ塔存在壓力降低至0 kPa，且保持這種狀態達到一個小時，認為液氬回流閥或管道可能存在冰堵，從而無法正常投運制氬系統；4 月4 日9：45 經過討論確定進行系統排液加溫。

1.3 第三次投氬

系統排液加溫結束后，重新進行系統開車，至4月10 日上午10：14 再次投運氬系統，因急于查看加溫效果，氧純度達到98%時開始投運氬系統，為防止液體淹沒氬餾分進氣口，操作過程中保持塔釜液位1 000 mm 左右，逐漸將LV702 閥開大至8.5%，液空液位LIC702 最高漲至923 mm，此時餾分量無明顯變化。中午12:00 發現粗氬放空口處有液體排出。14:26，塔釜液位LIC701 由837 mm 突然快速上漲至1 591 mm，說明此時有大量液體流下，粗氬冷凝器開始工作，再次開大LV702至45%，液空液位由525 mm 上漲至1 373mm，餾分量開始顯示并逐漸穩定在9 134 m3/h 左右。通過逐步調整，氬餾分量最終穩定在17 000 m3/h左右，氬系統恢復中。

2 過程分析

（1）第一次投運制氬系統，氬餾分純度98%，氧氣純度已經達到99.6%，說明此時主塔工況比較穩定，粗氬Ⅱ塔不存在帶氮的可能性，造成氬餾分無法抽出的原因可以基本歸結為液氬回流閥或管道存在堵塞，經過反復投運制氬系統操作，回流液逐步將液氬回流閥及管道內的堵塞物沖開，液氬回流液正常回流，粗氬冷凝器恢復正常工作。

（2）第二次投運制氬系統主塔工況仍然已經穩定，此時無論我們如何操作，氬餾分量始終無法抽出，且在粗氬放空閥V756 處有液體吹出，說明此時液氬回流閥及管道徹底被堵塞物堵死，粗氬冷凝器始終無法進入工作狀態。

（3）第三次投運制氬系統過程中，因急于驗證加溫效果，在氧純度98%時開始投運氬系統，最初投運制氬系統時氬餾分始終無法抽出，隨著主塔工況逐漸穩定，氧純度逐漸上升，氬餾分量在一段時間突然恢復正常，根據現象判斷原因可能為投運氬系統后，餾分含氧量較低無法被液化，隨著含氧量逐漸增加，餾分開始被液化，粗氬Ⅱ塔開始進入工作狀態，才出現之前的餾分量突然大幅上漲的現象。

3 總結

（1）通過三次投氬過程中出現的異常情況及采取的各種措施，我們判斷最初粗氬冷凝器液氬回流管道存在堵塞。堵塞物可能為珠光砂、絮狀物、水分等。冷凝的液體無法正常回流，導致粗氬冷凝器無法正常工作，餾分量不正常；粗氬氣放空口、計量罐吹除閥帶液。

（2）隨著反復幾次投氬和加溫吹掃，液氬回流管道堵塞物已經被氣流或回流液體帶走，可以有少量回流液回流粗氬塔，在回流過程中將堵塞物不斷被帶出，液氬回流暢通，粗氬冷凝器工作正常，餾分量正常。

（3）最后一次投氬時未及時考慮氧純度對制氬系統的影響，通過工況的調整，最終氬餾分量被成功抽出，今后操作中需要引起重視，先將主塔工況調整穩定后再進行投氬操作。

4 后期完善

（1）粗氬2 塔阻力負管上分接一個壓力變送器PI705，顯示粗氬塔上部的壓力，在制氬系統停車過程中，監測該壓力值，防止出現負壓，吸入濕空氣。

（2）擇機對粗氬放空管道進行改造，增加DN65止回閥，防止發生冰堵事故。