王延召

(河南安钢气体制造公司 制氧车间，河南 安阳 455000)

1 现 象

KDN12000-100Y型制氮机组采用双塔设置，带工艺液氮泵，提取效率高。设计氮气产量12 000 Nm3/h,并且能以设计氮气产量的50%～105%变负荷工况范围内运行，满足产品最大及最小量要求。2016年6月投产以来，各项参数运行平稳。按照计划，2018年7月9日～7月17日对制氮机组中修，7月18日8∶30开始开车，到7月20日下午18∶30,制氮工况正常。正常之后却出现了几次精馏二塔压力、阻力、液位大幅波动的现象，有几次还导致了氮气纯度不合格，只好用氮气后备系统供气。

7月20日，20∶30，在分子筛冷吹还有20 min时，精馏II塔的阻力突然从3.0 kPa下降到2.0 kPa，同时精馏II塔下塔压力和主冷压力也同时上升。主冷压力从20 kPa最高升到80 kPa，下塔压力从0.24 MPa最高升到0.3 MPa。之后II塔的液位及精馏I塔的压力、进塔空气量也开始波动，大概10 min后工况又恢复正常，氮气纯度没有受影响。之后的几天，每天都有两三次的波动，现象几乎与第一次一模一样。

图1是27日发生时的曲线，A线(黑)是精馏II塔的阻力，C线(红)是精馏II塔压力，E线(绿)是精馏II塔主冷压力，D线(蓝)是II塔塔釜液位，B线(黄)是精馏I塔主冷压力。

2 原因分析及处理

1. 空气量波动以及氮气产量的波动造成工况的波动。以前也出现过用户氮气产量大幅波动造成整个空分工况的不稳定。本次检修时把氮气产量设置成自动控制，查看曲线，只有500 m3/h的变化，同时看空气量在工况波动时空气量的变化也是稳定的，空气量的变化是在工况波动后引起的，排除了这个原因。但是，查曲线发现分子筛在均压时空气量有5000 m3/h幅度的波动。由于检修时，电脑停机清灰，造成分子筛程序恢复到原始值，均压阀门开的设置时间只有10 min，6 min的时间均压就完成了，最后通过逐渐实验，我们逐渐把均压阀开的时间设定到50 min，正好在均压时间内完成均压，消除了切换时空气量大幅波动的隐患。同时为了保证运行时空气量的稳定，通过查阅复盛空压机说明书，决定将空压机的控制模式由进气节流模式更改为基本控制模式，通过保证空压机机后压力的稳定来保证空气量的稳定，进而保证工况的稳定，经过一系列的实验，空气量的波动较以前有了明显的改善。

图1 精馏塔趋势图

2. 由于用户用氮量在9000 m3/h左右，因此，制氮机组一直没有满负荷生产，这次检修后，根据厂部的要求，实验生产最大氮气量。7月25日，从8:00开始手动开放空阀，到8:50氮气提到12 000 m3/h。纯度一直在2×10-6以下。12:15，精馏Ⅱ塔的阻力快速下降，压力上升，精馏Ⅱ塔的主冷压力也同时上升，之后主冷液位也上涨，氮气纯度很快超标。为什么前几次波动氮气没有超标，而这次超标呢？分析可能是当时由于放空阀在手动状态，氮气最高抽到13000，影响了纯度。同时调整工况时，一部分富氧气没有经过精馏II塔直接通过水冷塔放空了。造成氮气提取量不够，抗干扰能力差。我们调整尽量增加去精馏Ⅱ塔的富氧气，开大去精馏I塔的回流阀，减少液氮的生产量，使液氮多回精馏Ⅰ塔，提高氮气纯度和氮气量。对于精馏II塔波动，我们怀疑是开车时，不凝气排放阀只开了半圈，开的太小造成不凝气聚集，因此决定将不凝气排放阀开大到两圈，可到了晚上又发生了波动，波动原因还是没有真正找到。

3. 7月27日统计了从7月20日精馏Ⅱ塔投运后发生16次精馏II塔波动，这几次波动发生在分子筛各个阶段的都有，排除了和分子筛切换有关。通过对比曲线，波动时Ⅱ塔阻力都是在从3.0 kPa以上往下降到3.0 kPa左右这个点上，阻力在3.5 kPa以上时，没发生波动，在查找出原因前要求操作工控制精馏II塔阻力在3.5 kPa以上，尽可能保证工况的稳定。以免影响氮气纯度。

4. 7月27日，17:00厂部组织各专业讨论精馏塔阻力波动的原因。分析了两种可能原因：1)冷凝器气侧原因-阻力下降-不凝气积聚。2)冷凝器液侧原因-压力升高-节流阀带气或V609调压阀卡滞。针对第一个原因，由于用户厂区生产有氢气，是不是吸到空分里面了？现场将不凝气排放阀开到最大。针对第二个原因的阀门带气，通过查曲线，发现塔釜设定值在350 mm，空分波动时液位正常，并且波动后液位降低到250 mm也没有发生精馏II塔主冷压力上升现象，我们也现场检查液位变送器，没有发现漏气。同时将精馏II塔液位设高到520 mm，阀门开度，工况没有异常。对于阀门问题，7月28日，现场手动把V609关到80%，就地没反应，关到50%没反应。全开后，再关到30%，没反应。全开后，再全关，就地动作。查看曲线，在阀门全关时，精馏II塔阻力有下降的趋势，确定是V609故障造成蒸发侧压力明显升高使精馏II塔不换热，阻力下降的情况，进而整个精馏II塔工况的波动。通过讨论，将精馏II塔主冷压力设定值设低到2 kPa，使V609阀保持全开状态，保证整个工况的稳定。

5. 7月30日，仪表工脱开执行机构连接件后检查判断为阀门定位器连接及设定故障，对定位器反馈杆及内部设置重新设置，并调校后阀门动作平稳，控制正常，连接阀体后投入正常使用。V609阀设定值恢复正常投入自动，整个工况运行至今，没有再发生波动。彻底消除了故障。

3 小 结

本次工况波动处理用时较长，造成了几次纯度破坏，因及时切换到后备系统，虽然没有对用户造成影响，但也给我们的工作造成了一些被动。通过这次事故处理我们吸取的教训就是由于空分精馏是一个系统工程，任何地方的改变都有可能造成工况的改变，我们最开始分析问题时，只是什么地方有问题只分析什么地方，没有真正的把整个系统考虑进去，漏掉了真正的原因。