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18000空分一起粗氩塔“氮塞”事故的原因分析与处理


18000Nm3/h 空分一起粗氩塔“氮塞”事故的原因分析与处理

吴 琦(江西新余新钢气体有限责任公司 邮编:338001) 3 摘要:本文介绍了新钢 18000Nm /h 空分在变工况操作时由于操作失误造成的一起粗氩塔严 重氮塞的过程,重点阐述了事故发生的原因与处理方法。 关键词:粗氩塔、氮塞、V3 阀、回流比 3 3 3 新余新钢有限责任公司气体厂目前有

三套制氧设备:6000Nm /h、18000Nm /h 与 24000Nm /h 3 3 空分;根据用户需求,现阶段只需运行 18000Nm /h 与 24000Nm /h 两套空分就可满足用户对 氧、 氮、 氩气的需求, 但由于用户生产的不平稳, 经常造成氧气大量放散, 为降低生产成本, 3 减少氧气的放散量,提高氧气的利用率,要求空分设备减负荷运行;24000Nm /h 空分由于受 工况限制,该设备减负荷运行没有很大的余地,这样空分减负荷操作的重任就落在 3 3 18000Nm /h 空分上进行,为此我厂生产科技小组在 18000Nm /h 空分变工况操作的探讨已取 3 得了一定的绩效。但这种频繁变工况操作给操作人员带来很大压力,大大增加 18000Nm /h 空分工况波动以及粗氩塔氮塞的几率。 下面介绍的这起粗氩塔氮塞事故由于变工况操作失误 造成的,以供大家探讨避免同类事故的再次发生。 1、 事故的经过 3 2005 年 6 月 20 日晚班 3 点左右, 当操作人员对 18000Nm /h 空分设备加负荷操作时, 在调整 主塔工况时将液氮至上塔调节阀 V3 阀的开度由 57%逐渐开至 62%,经过 30 分钟左右,产品 氧气纯度开始下降, 随后几分钟粗氩塔粗氩纯度分析表 AI705 值也开始下降, 尽管操作人员一发现工况波动就开 始调整,减少氧气取出量、将粗氩塔顶部的氮通过粗氩放空阀 V712 排出塔外,但还是未能 挽救工况,最终 AI705 的值从 99.9%的氩含量下降至 80%以下,产品氧纯度由 99.7%下降至 93%,直到 5 点 30 分氧气纯度才合格,到 8 点 30 分氩系统工况才完全恢复正常。 2、事故原因分析 造成这次粗氩塔“氮塞”事故的主要原因是操作人员误将液氮至上塔调节阀 V3 阀的开度操 作过大,致使上塔氧气纯度过低、上塔的富氩区严重下移、氩馏分含氮量超标。 2.1 产品氧纯度过低的原因 造成产品氧纯度过低有两个方面的原因: 一方面是由于操作人员误将 V3 阀的开度操作过大, 增加了上塔的下流液体量;此时,在上升蒸气量相对稳定的情况下,上塔的回流比将增大, 即下流的冷液体多或上升的蒸气少时, 则气液混合温度必然偏于低温液体一边; 于是下流液 体的温升就小,液体蒸发得也少,因而液体中蒸发出来的氮组分相应也少些,这样离开塔板 的下流液体中氧浓度就提高得慢; 每块塔板都是如此, 因而在上塔底部得到的液体的氧浓度 就低。另一方面的原因是操作人员在处理粗氩塔“氮塞”工况时,将上塔氩馏分取出量减得 3 3 过低(氩馏分流量从 18500m /h 降至 13000m /h 左右),没有控制好粗氩 I 塔的回流比,使 粗氩 I 塔底部回上塔的液体量过多, 最终使上塔底部的液氧浓度降得过低, 产品氧纯度跌至 93%。 2.2 粗氩塔“氮塞”的原因 粗氩塔产生“氮塞”的直接原因就是上塔氩馏分的含氮量超标,正常工况时含氮量应不超过 0.1% (一般氩馏分组分设计值为: 9—10%的氩含量、 90—91%的氧含量、 0—0.06%的氮含量) ; 在上塔氩馏分的抽料口是固定不变的,当上塔富氩区沿塔板上、下变化时,氩馏分抽口的物 料组分也随之发生变化。当上塔的氧气纯度下降的过低,使上塔的富氩区严重下移,造成氩 馏分中的含氮量过高,直接造成这次粗氩塔“氮塞”事故。 3、事故的处理方法 在 3 点 30 分左右当操作人员发现氧气纯度与粗氩 II 塔粗氩纯度分析表 AI705 值开始有下降 趋势,即刻判断有氮塞现象,并采取了以下处理方法:

(1) 逐步开大粗氩放空阀 V712 阀增大粗氩的取出量,流量由 700m /h 上升至 1000m /h 左右,但粗氩 II 塔粗氩纯度仍然在下降,并且趋势较快,于是操作人员立刻关闭粗氩至精 氩塔调节阀 V705 停止精氩塔工作, 继续开大 V712 阀粗氩全部放空, 以最短的途径将粗氩塔 顶部的氮排出塔外,待粗氩纯度 AI705 值不再有下降趋势,反而有上升趋势时,逐步减少粗 3 3 氩的取出量,直至正常工况流量 500m /h 至 750m /h 左右。 (2) 适当减少产品氧气的取出量,同时根据下塔液空纯度关小液氮调节阀V3 阀,合理 控制好上、下塔的回流比,将主冷液氧液位控制稳定,尽快使产品氧气纯度合格。 (3) 适当减少上塔氩馏分的取出量,但操作幅度不要过大,合理控制好粗氩 I 塔的回流 比, 防止粗氩 I 塔底部回上塔的液体量过多, 致使上塔工况进一步恶化, 氧气纯度下降过低。 (4) 适当减少进上塔的膨胀空气量,使膨胀空气进口以上段塔板汽液比增加,组分分离 能力增强,提高氩馏分中的氩含量,降低氮含量。 (5) 打开有压液氩储槽回气至精氩塔阀,同时用液氮进精氩塔冷凝器阀V706 阀与精氩 塔余气排放阀V751 阀将精氩塔内压力控制在 20——40KPa,防止外界湿空气倒吸塔内,发 生精氩塔“堵塞”事故。到 6 点 30 分粗氩纯度为 98.5%后,投入精氩塔工作,8 点 30 分粗 氩 II 塔粗氩中氧含量 AIAS704 值小于 2.0ppm、精液氩中氮含量 AE706 值小于 3ppm 时,液 氩进储槽,氩系统工况才完全恢复正常。 4、结束语 通过这次异常工况的发生与处理, 笔者认为操作人员在生产中应时时保持清醒的头脑, 认真 监视各项参数变化、 精心操作, 同时培养员工预见工况变化趋势和综合分析判断问题的能力, 对空分设备工况的正常运行起着非常重大的作用。

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