胡晓锋
（河南中科富津气体有限公司，河南 新乡453200）
［摘 要］河南晋控天庆煤化工有限责任公司A套25 000 m3/h空分装置纯化系统蒸汽加热器于2021年11月（投运近7 a后）发生泄漏，后进行了停车堵管消漏。分析认为其原因为，在空分装置开停车频繁、蒸汽加热器工况变化较大、加热蒸汽带水严重及流量大等多种效应叠加下，蒸汽加热器焊缝、换热管与管板结合处、换热管管壁较薄处等存在一定的爆裂或泄漏隐患，最终由于上游系统锅炉爆管造成蒸汽管网压力急剧变化导致了蒸汽加热器泄漏。总结经验教训，提出一系列预防措施。2023年5月对蒸汽加热器进行整体更换（换热管材质升级），彻底消除了其泄漏隐患。
［关键词］空分装置；纯化系统；蒸汽加热器；泄漏事故；原因分析；经验教训；预防措施
［中图分类号］TB657.7 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）05-0030-04
0 引 言
河南晋控天庆煤化工有限责任公司（简称晋控天庆）“30·52·3”项目主生产工艺为碎煤加压气化、耐硫变换、低温甲醇洗、杭州中泰液氮洗、卡萨利低压氨合成、CO2汽提法尿素及戴维甲烷化，设计产能为300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素、3×108 m3/a工业燃气（煤制天然气）；一期项目（合成氨-尿素项目）于2015年1月18日投产，二期项目（煤制天然气项目）于2016年8月1日与一期装置并网投产，总氨产能达950 kt/a。晋控天庆配套建设有铁路专用线、燃气管网、背压发电等项目。
晋控天庆“30·52·3”项目配套2套（A/B）川空25 000 m3/h空分装置（两开无备），型号均为KDONAr25000/33000/700，2套空分装置生产工艺相同，均采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、无氢制氩、氧氮内压缩流程。单套空分装置纯化系统主要由2台吸附器、1台蒸汽加热器及1台总放空消音器等组成，其中，蒸汽加热器用于加热纯化系统分子筛再生气，是纯化系统的重要设备，若其发生泄漏，会造成再生气“带水”，轻则造成分子筛吸附性能下降，重则造成纯化后的空气中CO2或水含量超标，致使空分冷箱发生冻堵，甚至可能带来次生事故。以下就晋控天庆A套空分装置纯化系统蒸汽加热器2021年11月发生的泄漏事故（B套空分装置纯化系统蒸汽加热器未出现过类似情况）及其处理等作一分析与探讨。
1 空分装置工艺流程简介
晋控天庆A套空分装置工艺流程简图如图1。空压机将从大气中吸入的空气压缩至0.485 MPa后送往纯化器脱除水分与CO2等，然后空气一部分直接进入冷箱，一部分作为空分装置自用仪表气及加温气，一部分作为工厂空气外送，剩余部分送增压机。增压机一段出口压力1.235 MPa，抽出小部分减压后作为仪表空气，一部分经增压机二段加压至2.7 MPa抽出，送往增压透平膨胀机，继而送入冷箱；其余部分经增压机三段继续加压至7.0 MPa后送往冷箱。进入冷箱的空气经深冷分离产出氧气、氮气等供后系统使用——液氧经加压并复热后送往气化系统，液氮则经加压并复热后送往液氮洗系统，精馏塔上塔顶部抽出的低压氮气经加压后供生产系统使用，副产的液氧、液氮、液氩对外销售。
晋控天庆A套空分装置纯化系统分子筛吸附器为立式、径向流、双层床结构，外层为活性氧化铝，内层为分子筛，2台吸附器切换工作，当一台吸附器进行吸附时（吸附器出口空气露点＜ -60 ℃、CO2含量≤1×10-6，除一部分进入增压机增压及用作仪表空气、工厂空气之外，其余全部进入分馏塔），另一台吸附器则进行再生、冷吹备用——由分馏塔来的污氮气经蒸汽加热器加热后对分子筛吸附器进行再生，再生气经总放空消音器排入大气。
2021年11月，因上游系统锅炉爆管蒸汽管网压力不足，紧停A套空分装置，锅炉系统紧急启动备用锅炉，备用锅炉于8 h后开车产汽并网，蒸汽管网压力恢复正常，随后A套空分装置重启，重启过程中发现膨胀机增压端出口与膨胀端入口压差由正常生产时的约70 kPa不断上涨至最高约110 kPa，其他方面未发现有异常。据此初步判断为膨胀机后冷器或增压机二段换热器出现泄漏，为避免情况进一步恶化，晋控天庆决定立即进行停车处理。停车后检查发现，膨胀机后冷器换热管存在多处“渗漏”，增压机二段换热器未发现有泄漏，为避免其他换热管也出现类似情况，对膨胀机后冷器管道进行临时性改造（后冷器循环水系统无法隔离，无法进行后冷器整体更换，只能将后冷器进出口管道及回流管道增加短接进行连接），启用备用国产膨胀机后冷器（经查漏确认无泄漏），处理完毕后空分装置重启（重启时各处露点分析均合格，同时对冷箱系统进行整体复温使其恢复正常）。重启过程中发现膨胀机增压端出口与膨胀端入口压差仍不断上涨——由80 kPa逐步上涨至最高380 kPa，且纯化系统分子筛吸附末期出现CO2“翘尾”现象——CO2含量最高达到3×10-6；另外，膨胀机入口温度由正常生产时的-112 ℃降至约-127 ℃，且高压板翅式换热器（其作用主要是对增压机二段/三段进冷箱空气与高压液氧、高压液氮、污氮气等进行换热）出现“偏流”情况，造成A套空分装置氧气、氮气负荷无法恢复至停车前状态（停车前氧气、氮气总负荷约43 000 m3/h，重启后氧气、氮气总负荷最高只能达到38 000 m3/h左右），且为了维持A套空分装置运行需要不断降低负荷。
A套空分装置维持运行7 d后，工况进一步恶化，负荷已降至75%，再次决定停车处理。停车后，对系统所有换热器重新进行查漏并对分子筛进行了更换，发现纯化系统蒸汽加热器入口管道残留有积水，同时发现蒸汽加热器56根换热管（共有换热管2 519根）存在泄漏（之前发生过泄漏，已堵漏33根换热管；其他换热器未发现泄漏），对泄漏的换热管进行堵漏后系统重启，系统运行恢复正常（达到设计负荷）。
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