河南能源化工集团中原大化公司50万t/a甲醇项目空分装置使用杭氧股份公司设计的KDON-52000/611000型空分设备,分子筛纯化系统采用的是卧式分子筛,蒸汽加热污氮气作为分子筛再生气源。生产过程中,分子筛吸附器成对交替使用,一只工作时,另一只再生,吸附器再生按照泄压、加热、吹冷、充压的步骤进行。加热过程中,从冷箱出来的污氮气和从蒸汽管网过来的蒸汽在蒸汽加热器(01E202)中进行换热,走管程的蒸汽冷凝成蒸汽冷凝液去冷凝液储罐,走壳程的污氮气被加热作为分子筛再生气。
事故经过及原因分析
处理措施
1.当期采取的处理措施
(1)增加分子筛再生污氮气量,由52000 m3/h提至56000 m3/h,将加热蒸汽温度由185 ℃提高至200 ℃,确保分子筛的再生效果。
(2)为防止蒸汽加热器漏点扩大对分子筛造成危害,增加1个进分子筛污氮气压力(PI01206)联锁,当PI01206达到15 kPa时,进蒸汽加热器的蒸汽阀门PV37005关闭。
(3)分子筛吸附至末期时进行露点分析。
(4)降低循环水温度,控制空冷塔温度在15 ℃以下,减少空气中饱和含水量。
(5)加强对分子筛冷吹峰值、进分子筛污氮气压力(PI01206)和分子筛出口分析仪(AI01203)运行数据的监护,若运行数据出现急剧恶化,作紧急停车处理。
(6)针对分子筛泄漏问题下发操作指导,对班组操作人员进行爆管等突发事故处理的培训,避免出现事故扩大化。
(7)制定蒸汽加热器查漏方案和检修方案,提前做好检修准备工作。
(8)利用停车机会补装分子筛,增大吸附容量,提高吸附能力,弥补蒸汽加热气泄漏对分子筛造成的影响。
(9)加大备件催交力度,尽可能缩短备件制造周期。
(10)为方便检测蒸汽加热器泄漏情况,将蒸汽加热器壳侧盲堵拆除,更换为截止阀,常开并检测其泄漏情况。
当期采取上述处理措施后,空分系统经过一段时间的运行后工况仍不如人意。2月10日,分子筛B罐运行末期,出口二氧化碳含量上涨至2.3×10-6,超设计指标1.3×10-6,分子筛A罐暂无明显影响。可见,蒸汽加热器泄漏已对分子筛吸附效果产生了影响。2月16日,分子筛B罐运行末期,出口二氧化碳含量上涨至10×10-6,严重超标;分子筛A罐运行末期,出口二氧化碳含量也开始上涨。2月17日,受二氧化碳含量超标影响,高低压换热器通道堵塞,总空气量降至26000 m3/h,冷箱工况出现异常,AI01204满量程(正常为1×10-6)、AI01203>1.5×10-6(正常为0.5×10-6),主冷液位低至2300 mm(正常为3100 mm),低压换热器热端温差高达10 ℃(正常为4 ℃左右),系统被迫降负荷运行。
2.在线更换新换热器
在优化工艺的同时,综合考虑公司长周期计划及总的经济效益,决定实施在线并联新换热器的方案。
(1)现场选好新换热器的位置,通过配管将蒸汽管路在分子筛系统非加热过程进行对接,污氮气管路对接处需要带压打孔(专业人员通过专门设备把闸阀与管路的切线方位的管壁取出),将新蒸汽加热器与蒸汽加热器01E202并联。
(2)蒸汽管路暖管,蒸汽冷凝液能够回到冷凝液回收系统。蒸汽加热器01E202前、后法兰加盲板,加盲板要与新蒸汽加热器前、后截止阀的开启时间同步。
(3)主控操作人员通过调节蒸汽压力温度保证新蒸汽加热器性能能够满足分子筛再生的工艺要求。
改造后的工况
事故处理中的不足
(1)对蒸汽加热器结构认识不透彻,问题出现的早期没有判断出蒸汽加热器存在泄漏。
(2)在分子筛出口二氧化碳含量开始上涨时,没有果断采取降负荷措施,导致对分子筛的吸附能力产生严重影响;分子筛出口二氧化碳含量严重超标时,没有果断采取停车措施,导致高低压换热器通道堵塞,冷箱工况急速恶化。总的来说,对事故的敏感性不够,处理事故不够果断,最终造成了停车事故。
总结
此次分子筛蒸汽加热器轻微泄漏事故处理虽然存在不足,但也让我们认识到,只要通过加强专业理论知识的学习进一步提高事故分析判断能力及处理能力,加强巡检,并有效结合设备点检做好分析,通过准确判定以及及时采取在线处理措施,是能够避免空分系统的计划外停车的。
(中原大化 郭晓刚 管泽飞 龚伟胜)