一起空分纯化器进水事故的原因分析及处理措施

杨建辉

摘 要：本文讨论分析了一起空分纯化器进水事故的原因，对循环水投加药剂、分子筛高温活化、空分装置大加温操作及系统设计方面提出了一些实用性建议。

关键词：空分;纯化器;事故;处理

某企业配套KDON-45000/30000空分装置，主要特点是常温分子筛净化、增压膨胀机制冷、精馏塔采用规整填料、全精馏提氩、DSC集散控制、液氧内压缩等。其中纯化器的作用是吸附空气中的水份、CO2、乙炔及CnHm，得到露点≤-65℃、CO2≤1ppm的合格空气，一部分用作仪表风，其余均全部进入精馏塔参与精馏。该单元由两台吸附器和蒸汽加热器组成，为卧式双层床结构，下层为活性氧化铝，上层为分子筛，两只吸附器切换工作。再生是由精馏塔来的污氮气，经蒸汽加热器加热后入纯化器，脱附掉吸附的水份及CO2等，然后用污氮气吹冷至常温备用。运行中纯化系统一旦出现问题，不能妥善解决，将影响空分装置安全运行，有可能导致冻堵、泄漏、爆炸等事故。

一、事情经过

2018年3月3日15时左右，某公司空分车间操作人员接调度通知，某水务公司开始对循环水系统投加黏泥剥离剂，岗位操作人员于15时47时发现空冷塔阻力开始上涨，立即汇报并调整工况，降低空压机出口压力，同时降低冷却水流量至500Nm?/h。岗位人员密切监控纯化器出口CO2含量及吸附后空气温度变化，通知水务公司停止投加黏泥剥离剂作业，并投加消泡剂。15时58分，纯化器后CO2迅速上涨至3.56ppm，立即对空分装置紧急停车。随后启动小空压站为全厂提供仪表风，启动事故氮泵提供中压氮气。现场人员打开纯化器进口导淋，发现有大量水排水。

二、原因分析

该公司立即成立由各专业人员组成的事故调查组，对此次事故进行详细调查，发现某水务公司投加黏泥剥离剂速度过快，消泡剂投加滞后，系统产生大量泡沫，造成空分空冷塔出口空气带液，导致纯化器进水，吸附剂效率下降，出口CO2超标。同时暴露出管理方面也存在一些问题：

1.该水务公司管理不严，未制定药剂投加计划，药剂投加无参考性，随意性大。此次投加黏泥剥离剂前，未制定详细的投加方案，未对循环水水质的实际情况进行分析，对循环水系统投加黏泥剥离产生的风险不清楚。此次投加的是新型药剂，未对新药剂的性能及药剂效果进行分析、实验论证。

2.该公司空分车间在循环水投加黏泥剥离剂后，岗位人员对预冷及纯化系统的相关参数变化不够敏感，未能第一时间发现异常情况并采取相应措施，导致大量循环水进入纯化器。

三、现场处理及生产恢复

纯化系统排水结束，启动机组向纯化器导气过程中，发现空冷塔压差仍出现上涨，现场打开纯化器进口导淋再次排出大量水，随即纯化器退气，并要求该水务公司继续投加消泡剂。2小时后再次向纯化器导气，现场导淋无水排出，做纯化器后空气露点为-70℃。考虑到纯化器下层部分吸附剂已被水浸泡过，为防止加热时水份急剧气化破坏分子筛内部结构，故采取先使再生气体经过冷吹通道吹出纯化器内的液体水，再打通纯化器加热流程，同时将纯化器再生蒸汽切换至2.5MPa蒸汽（正常为1.0MPa蒸汽），对1#罐进水分子筛进行高温再生，第一阶段再生气流量控制在10000Nm?/h加热20分钟，第二阶段再生气控制流量20000Nm?/h加热15分钟，第三阶段再生气流量控制在40000Nm?/h加热，直至再生出口温度达到100℃。冷吹时峰值为118℃，冷吹到30℃后备用。

启动膨胀机后，运行不久便发现膨胀机增压端压力与膨胀机进口压力压差大，最高达到400KPa（正常为30-40KPa）。启动液氧泵后高压板式换热器污氮气管线温差达到50℃，且无法调整，说明高压板式换热器部分空气通道也堵塞严重。从精馏塔下塔导气开始，下塔压差就出现不正常上涨，至液氧泵启动后，塔压差上涨至30KPa并满量程，说明精馏系统也出现冻堵情况，已无法维持正常运行，最后精馏系统退气，开始排液、导气，对空分装置进行大加温。

因1#罐进水严重，吸附末期CO2超标，大加温过程中经过了多次反复导气与退气操作，同时将2.5MPa蒸汽温度由170℃提高至205℃，减少了纯化器加温所需时间，也为2#罐缩短再生时间创造了条件。直至6日17时50分空分装置整体加温结束，开始启动膨胀机对精馏系统降温、冷却、积液，启动液氧泵外送氧气，至此装置基本恢复正常。

虽然空分装置恢复生产运行，基本能够满足当前生产需求，但发现1#罐吸附剂仅恢复部分吸附能力，吸附时间较正常时缩短约1小时，加工空气量仅控制在235000Nm?/h左右（正常为250000Nm?/h左右），且在吸附末期CO2仍呈上涨趋势，并有偶尔超标现象。从长远来看，对装置的安全运行带来威胁，公司决定采购新的吸附剂择机进行更换。

四、预防及操作措施

空分装置经历了一个多世纪的发展，技术逐渐成熟，规模逐渐扩大，纯化器进水事故时有发生，如何彻底杜绝此类事故，做到本质安全，提以下几点建议：

1.企业与空分空冷塔相连的循环水系统要投加药剂，必须制定专项加药方案，根据实际情况明确药剂投加方法、频率及剂量。

2.更换新药剂，要做好变更管理。首次投加新药剂，需对新药剂的性能及药剂效果进行分析、实验论证，建议首次使用时以最低浓度投加，并通知相關单位，密切监控控制指标，保证装置安全运行。

3.制定完善的空冷塔阻力升高应急处置预案，组织岗位员工学习，确保熟知应急处置要点，第一时间能正确处置，避免事故扩大。

4.与多家企业交流，发现现代进口装置空冷塔均设置了阻力高联锁，目的就是防止纯化器进水，因此须给空冷塔增加阻力三选二高高联锁测点。

若纯化器分子筛已经进水，在处置过程中还要注意以下方面：

1.吸附剂被水浸泡过后，不能立即加热，防止加热时水份急剧气化破坏分子筛内部结构，导致吸附剂彻底失效。应先使用常温气体把液体水分吹除掉，将分子筛吹干。

2.尽量提高再生气温度，缩短再生时间，对吸附剂进行高温活化处理，同时也减少运行纯化器的负荷。

3.此次发现若空分精馏系统堵塞严重，在大加温时，当加温到-80℃以上时，系统内CO2会大量升华，影响分子筛的再生。因此，在加温过程中建议精馏系统回温至-100℃以上时停用污氮气，切换至纯化器后空气，防止再生不彻底。

五、结束语

综上所述，纯化系统对空分装置运行发挥着至关重要的作用，除了加强日常管理，还应从本质安全方面入手，不断提高装置安全性。本文对于循环水系统药剂投加、分子筛进水的再生处置、装置大加温操作以及系统设计等提出了具体建议和措施，供同行业参考交流。

参考文献：

[1]韩云松.分子筛吸附器制造技术[J].杭氧科技，2009，（03）

[2]毛绍融，朱朔元，周智勇等.《现代空分设备技术与操作原理》杭州出版社，2005

[3]刘玉良，李玉辉.试车时分子筛纯化系统进水的原因分析及处理[J].深冷技术，2004，（5）

[4]开封空分集团提供的KDON-45000/30000空分装置使用说明书