浅谈空分加热炉对整个空分系统的影响

赵　猛

摘要：本文着重讲述KDN－8000高纯氮制备装置分子筛纯化器系统再生故障对整个空分系统造成的影响，对产生的原因进行了分析，并对此类故障提出解决的办法。

关键词：纯化器；再生；故障；解决办法

1 前言

海南炼化空分装置于2006年3月开始试运投产，该工艺流程由空气压缩机系统、空气净化系统、膨胀制冷系统、空气精馏分离系统组成，另外与液氮贮存、液氮增压汽化系统和氮气压缩机组组成供氮部分。 主换热器和冷凝蒸发换热器均为板翅式换热器，本装置净化系统采用分子筛吸附净化系统、制冷系统采用污氮反流膨胀制冷、分离系统采用单级精馏流程，整套装置采用DCS控制系统。

原料空气经压缩机压缩后，温度不大于140℃，进入水和空气直接接触换热的空气冷却塔AC1101空冷塔，压缩后空气经AC1101喷淋冷却后，将空气温度冷却至16℃以下，然后进入分子筛纯化器，利用活性氧化铝和分子筛的选择吸附性特点，除去空气中的H2O、CO2、C2Ｈ2，然后经主换热器E1进入入冷箱。分子筛纯化器两台交换使用，一台吸附工作，另一台解析再生。再生污氮气经过加热炉以后，被加热至180℃，对纯化器内活性氧化铝和分子筛进行再生。如果分子筛再生效果不好时，它的吸附深度就会减弱，空气夹带超量气态水分子和CO2便会在分馏系统主换热器通道和筛板塔内凝结，堵塞进气通道和塔盘，导致正常分馏工况无法持续。

该装置自投产运行以来，分子筛纯化器再生效果不理想时有发生，导致装置临时停工处理，严重威胁到空分装置的正常安全生产，并直接影响了全厂各生产装置的安全运行。因此，有必要对分子筛纯化器再生不好的故障进行一番总结，详细分析故障机理，并提出有效的解决方案。

2 故障A：加热炉2次跳停，导致纯化器再生效果不好。

2006年4月6日凌晨2点，纯化器B再生进行到加热一步时，加热炉B加热8分钟后，再生温度TIAS1212升到94℃时，加热炉突然跳停，由于发现不及时，当加热程序进行到58分钟时才发现加热炉B运行信号变白，表示加热炉停止加热，正常加热应该显示红色，温度在180℃左右，此时温度已降为冷箱出口污氮的温度，为16℃左右，所以判断加热炉跳停，立即将再生程序暂停，派人赴现场切换加热炉A运行，恢复再生，此次再生纯化器出口温度TI1202最高温度达到81℃，正常时应加热到180℃，纯化器B没有达到预期的再生效果。

6日上午9点，电气人员将加热炉B检修结束后，当班人员将加热炉切换回B运行，上午10点纯化器B又进入再生程序（一个周期8小时），加热刚开始不久，B加热炉再次跳停，这次由于发现比较及时，加热开始16分钟，立即将A炉又切回运行。到目前为止，空分系统还没有受到大的影响，主换热器压差PDI2为4.51kpa，分馏塔塔阻PDI1为21.8kpa，一切正常。

下午5点多钟，分馏塔塔阻开始出现波动，塔阻开始出现持续上涨的态势，最后上升高达53kpa，进气量减少，氮气纯度不合格，精馏工况被破坏。

2.1 故障原因分析

由于加热炉B故障跳停，使得纯化器再生气没有达到设计的再生温度，分子筛再生解析效果不好，没有将吸附的杂质完全排放出来。

纯化器A延长工作时间，吸附容量超过设计值，再生时间和再生条件都没有变化，所以再生的效果也会降低。

出现故障处理不及时，在故障发生后一些工艺指标异常，如再生气加热炉出口温度低、加热炉运行信号停止等产生了明显的变化，但未能准确判断故障并采取相应的措施。

2.2 故障应急措施及解决方案

紧急停运装置，对空分系统做加温吹除处理。对两台纯化器重新进行活化再生处理。对加热炉的跳闸故障进行处理。加强对职工的操作培训工作，对DCS监控系统各参数发生异常情况时能够及时作出反应并采取有效措施。操作人员应密切关注各项工艺参数的变化，一旦出现异常，必须迅速与车间技术人员取得联系。

此次停工，因为主要生产装置没有开工，对全厂没有造成直接的影响。

3 故障B：再生气量减少，导致纯化器再生时间延长

2006年8月7日上午10：30分纯化器A冷吹时间延长30分钟，当班人员怀疑温度指示出现错误，联系仪表处理。晚5：30，当班人员再次发现纯化器B冷吹时间无故延长了37分钟，经过分析查找原因发现，污氮气的压力PI1206指示值比正常时小了约一半，正常情况在10～20kpa之间，最低时为5～6kpa，当晚通过查询历史趋势发现，PI1206最高指示压力仅为5～6kpa，最低为2～4kpa。据此分析纯化器冷吹时间延长的原因：污氮气压力表现异常低，冷吹的气量减少，导致冷吹时间延长。（注：冷吹程序如果时间已到，但温度还没有达到冷吹温度得话，程序自动延长冷吹时间）

3．1 分析气量减少的原因：

加热炉再生温度高达190℃，与正常设计值180℃比较偏高。车间管理人员怀疑流量计FICS1201调节有问题，致使阀V1226关小，立刻联系仪表人员到现场校验流量计，仪表人员初次校验检测结果为流量计正常，没有问题。流量计没问题，整个问题的焦点投到阀V1219上，分析结果怀疑阀V1219关不死或者阀门损坏。经过多方联系汇报，准备对V1219进行拆卸检查。如果这样，将导致整个空分装置停工。车间工艺人员一边查工艺，另外一边仪表人员继续检查仪表，经过再次检验，仪表人员发现，由于刚下过雨，流量计FICS1201变送器漏进雨水，导致内回路短路，流量计指示值偏大，使得V1226阀门关小，实际流量小于正常再生气量，污氮压力偏低。

3．2 故障应急措施及解决方案

对流量计FICS1201进行处理，污氮气压力恢复正常，再生气量恢复正常值。纯化器B延长工作时间，A再生不彻底，但对空分系统没有造成很大的影响，使损失降到了最低。

结束语

空分站是我厂为实现8Mt/a炼量上马的第一套配套装置，而纯化系统又是空分装置负责吸附空气中的水分、二氧化碳和部分碳氢化合物的关键设备，其运行状况决定了空分装置的安全与否。因此，针对我单元分子筛纯化器各类导致再生不好的故障，总结出一套有效的应急处理与解决方案，对提高空分装置运行的安全性和经济效益是大有裨益的。最后值得指出的是，在日常的工艺操作中，特别应注意以下几点：

严格执行工艺纪律、按时巡检，密切注意关键性工艺参数（如纯化器出口空气中CO2含量、再生气阀门的开启度、切换时吸附筒压力、再生时再生气出口温度等），尽可能提早发现故障，避免事故的发生。

定期校验分析仪表，确保仪表调节系统完好。

判断故障要及时、准确，要找到故障的根本原因，并采取相应措施。

故障严重时，应果断紧急停工，处理好了故障再重新开工，不能带病运行，致使问题扩大化。

加热再生开始时，要密切注意再生气流量和温度的变化，有异常情况发生，立即采取措施。