18000Nm3/h空分一起粗氬塔“氮塞”事故的原因分析與處理

吳　琦（江西新余新鋼氣體有限責任公司　郵編：338001）

摘要：本文介紹了新鋼18000Nm³/h空分在變工況操作時由于操作失誤造成的一起粗氬塔嚴重氮塞的過程，重點闡述了事故發生的原因與處理方法。

關鍵詞：粗氬塔、氮塞、V3閥、回流比

新余新鋼有限責任公司氣體廠目前有三套制氧設備：6000Nm³/h、18000Nm³/h與24000Nm³/h空分；根據用戶需求，現階段只需運行18000Nm³/h與24000Nm³/h兩套空分就可滿足用戶對氧、氮、氬氣的需求，但由于用戶生產的不平穩，經常造成氧氣大量放散，為降低生產成本，減少氧氣的放散量，提高氧氣的利用率，要求空分設備減負荷運行；24000Nm³/h空分由于受工況限制，該設備減負荷運行沒有很大的余地，這樣空分減負荷操作的重任就落在18000Nm³/h空分上進行，為此我廠生產科技小組在18000Nm³/h空分變工況操作的探討已取得了一定的績效。但這種頻繁變工況操作給操作人員帶來很大壓力，大大增加18000Nm³/h空分工況波動以及粗氬塔氮塞的幾率。下面介紹的這起粗氬塔氮塞事故由于變工況操作失誤造成的，以供大家探討避免同類事故的再次發生。

2005年6月20日晚班3點左右，當操作人員對18000Nm³/h空分設備加負荷操作時，在調整主塔工況時將液氮至上塔調節閥V3閥的開度由57%逐漸開至62%，經過30分鐘左右，產品氧氣純度開始下降，

隨后幾分鐘粗氬塔粗氬純度分析表AI705值也開始下降，盡管操作人員一發現工況波動就開始調整，減少氧氣取出量、將粗氬塔頂部的氮通過粗氬放空閥V712排出塔外，但還是未能挽救工況，最終AI705的值從99.9%的氬含量下降至80%以下，產品氧純度由99.7%下降至93%，直到5點30分氧氣純度才合格，到8點30分氬系統工況才完全恢復正常。

造成這次粗氬塔“氮塞”事故的主要原因是操作人員誤將液氮至上塔調節閥V3閥的開度操作過大，致使上塔氧氣純度過低、上塔的富氬區嚴重下移、氬餾分含氮量超標。

2.1 產品氧純度過低的原因

造成產品氧純度過低有兩個方面的原因：一方面是由于操作人員誤將V3閥的開度操作過大，增加了上塔的下流液體量；此時，在上升蒸氣量相對穩定的情況下，上塔的回流比將增大，即下流的冷液體多或上升的蒸氣少時，則氣液混合溫度必然偏于低溫液體一邊；于是下流液體的溫升就小，液體蒸發得也少，因而液體中蒸發出來的氮組分相應也少些，這樣離開塔板的下流液體中氧濃度就提高得慢；每塊塔板都是如此，因而在上塔底部得到的液體的氧濃度就低。另一方面的原因是操作人員在處理粗氬塔“氮塞”工況時，將上塔氬餾分取出量減得過低（氬餾分流量從18500m³/h降至13000m³/h左右），沒有控制好粗氬I塔的回流比，使粗氬I塔底部回上塔的液體量過多，最終使上塔底部的液氧濃度降得過低，產品氧純度跌至93%。

2.2 粗氬塔“氮塞”的原因

粗氬塔產生“氮塞”的直接原因就是上塔氬餾分的含氮量超標，正常工況時含氮量應不超過0.1%（一般氬餾分組分設計值為：9—10%的氬含量、90—91%的氧含量、0—0.06%的氮含量）；在上塔氬餾分的抽料口是固定不變的，當上塔富氬區沿塔板上、下變化時，氬餾分抽口的物料組分也隨之發生變化。當上塔的氧氣純度下降的過低，使上塔的富氬區嚴重下移，造成氬餾分中的含氮量過高，直接造成這次粗氬塔“氮塞”事故。

在3點30分左右當操作人員發現氧氣純度與粗氬II塔粗氬純度分析表AI705值開始有下降趨勢，即刻判斷有氮塞現象，并采取了以下處理方法：

（1）  逐步開大粗氬放空閥V712閥增大粗氬的取出量，流量由700m³/h上升至1000m³/h左右，但粗氬II塔粗氬純度仍然在下降，并且趨勢較快，于是操作人員立刻關閉粗氬至精氬塔調節閥V705停止精氬塔工作，繼續開大V712閥粗氬全部放空，以最短的途徑將粗氬塔頂部的氮排出塔外，待粗氬純度AI705值不再有下降趨勢，反而有上升趨勢時，逐步減少粗氬的取出量，直至正常工況流量500m³/h至750m³/h左右。

（2） 適當減少產品氧氣的取出量，同時根據下塔液空純度關小液氮調節閥Ｖ3閥，合理控制好上、下塔的回流比，將主冷液氧液位控制穩定，盡快使產品氧氣純度合格。

（3） 適當減少上塔氬餾分的取出量，但操作幅度不要過大，合理控制好粗氬I塔的回流比，防止粗氬I塔底部回上塔的液體量過多，致使上塔工況進一步惡化，氧氣純度下降過低。

（4） 適當減少進上塔的膨脹空氣量，使膨脹空氣進口以上段塔板汽液比增加，組分分離能力增強，提高氬餾分中的氬含量，降低氮含量。

（5） 打開有壓液氬儲槽回氣至精氬塔閥，同時用液氮進精氬塔冷凝器閥Ｖ706閥與精氬塔余氣排放閥Ｖ751閥將精氬塔內壓力控制在20——40KPa，防止外界濕空氣倒吸塔內，發生精氬塔“堵塞”事故。到6點30分粗氬純度為98.5%后，投入精氬塔工作，8點30分粗氬II塔粗氬中氧含量AIAS704值小于2.0ppm、精液氬中氮含量AE706值小于3ppm時，液氬進儲槽，氬系統工況才完全恢復正常。