60000空分设备制氩系统实现稳产高产的操作
7500m3空分设备氩系统投运机操作要点
7500m3/h空分设备氩系统投运及操作要点制氧分厂李江河1．制氩系统流程简介7500m3/h空分设备采用全低压常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机、上塔及氩塔采用规整填料塔、全精馏无氢制氩、氧气和氮气外压缩的工艺流程。
从上塔抽出氩馏分气体约7500m3/h，氩含量为7%~10%。
氮含量小于0.06%，氩馏分直接从粗塔II塔的底部导入。
粗氩I塔底部排出的粗液氩经循环氩泵加压到约0.81Mpa 后直接进入粗氩II塔上部作为回流液，其余约185m3/h的粗氩气（其组分为98%~99%Ar ≤2×10-6O2）被导入粗氩液化器进行液化，然后进入精氩塔中继续精馏。
粗液氩从精氩塔中部进入，与此同时精氩塔蒸发器利用下塔顶部来的压力氮气作为热源，促使精氩塔底部的液氩蒸发成为上升蒸汽，而氮气被冷凝成液氮后节流，返回上塔。
来自液氮过冷器并经节流的液氮进入精氩塔冷凝器作为冷源，使精氩塔顶部产生回流液，以保证塔内的精馏，使氩、氮实现分离，从而在精氩塔底部得到纯液氩。
2．制氩系统投运2．1 全精馏无氢制氩系统的启动全精馏无氢制氩系统的启动时间比传统的加氢除氧制氩启动时间要长得多，从投运粗氩塔到生产出合格的纯氩产品大约需要50小时，甚至更长。
这是因为氧和氩的沸点比较接近，要建立稳定的氧、氩精馏工况的时间比较长，而且这个过程还必须排除氮的干扰。
全精馏无氢制氩系统的启动大致可分为粗氩塔的启动和精氩塔的启动两个阶段。
2．1．1 粗氩塔的启动在制氩系统全面冷却结束后，主冷液氧液位到设计液位3/4以上时，根据主塔精馏工况及时投运制氩系统。
粗氩塔投运应具备以下4个前提条件：（1）主塔工况基本稳定。
主塔工况稳定是粗氩塔投运和调整的基础，从理论上讲，适当降低夜空的氧含量，有利于氩气的提取；（2）产品氧、氮气的产量及纯度达标且稳定，氧纯度要达到99.4%以上，但也不宜将氧纯度控制过高；（3）冷量充足，也就是主冷液氧液位稳定；（4）可以加大膨胀机制冷量。
空分生产安全操作规程
空分生产安全操作规程随着工业化发展的日益加快，空气分离技术在各行各业中的应用越来越广泛。
然而，制取氧气、氮气等空分产品的过程中也存在着一定的安全风险。
为减少因操作不当导致的事故发生，确保制气过程的安全和稳定，本文将介绍一份详细的“空分生产安全操作规程”。
一、适用范围本《空分生产安全操作规程》适用于所有从事空气分离及其相关领域的工作者，包括但不限于以下领域：1. 工业氮气、氧气、氩气等的生产和应用；2. 制药、医疗、食品等行业的氧气、氮气等应用；3. 气象、环保等公共事业中的空气分离应用；4. 有关科学研究和技术开发领域。
二、空分生产安全操作规程1. 空气分离设备的安全操作a. 空气分离设备应符合相关安全标准和法律法规要求，设备运行前需进行全面的安全检查和维修工作。
b. 操作人员应严格遵守设备使用说明书和操作规程，禁止未经许可拆卸、修理设备。
c. 在设备运行前，应检查设备周围环境是否存在电器设备、易燃物品等危险物品，及时清除相关物品。
d. 在设备运行过程中，操作人员应关注设备运行情况，如有异常情况应及时标记并得到处理。
e. 禁止在氧气管道上直接接入其他气体管道。
2. 操作人员的安全a. 操作人员必须经过专业培训并具备相关证书方可进行操作。
b. 操作人员应穿戴符合安全要求的工作服、手套、眼镜、安全鞋等劳保用品。
c. 操作人员应了解并遵守空气分离过程中相关安全规范，禁止在工作中擅自操作或实验。
d. 操作人员应认真学习和熟悉操作规程，特别是一些有关安全的操作细节。
e. 操作人员应严格遵守设备操作规程，不得超负荷操作。
3. 废气处理的安全a. 废气处理应符合国家环保法规，废气收集设备应安装在开放空间，避免废气中毒事件的发生。
b. 废气处理设备应按照标准规范进行安装，确保废气处理过程的安全和有效。
c. 废气处理设备应定期进行维护和保养，确保设备的正常运行。
d. 废气处理过程中产生的废弃物应妥善处理，禁止随意倾倒和放置。
提高6500m3h空分设备氧氩产量的操作体会
压力会有波动。切换前减少氧气排出量，切换后恢复氧气排出量，仅采用这一操作方法，就 可解决上塔压力波动的问题，保证氩塔运行工况的稳定性。 （５）膨胀机采用增压膨胀机，设计膨胀空气量７４４０ｍ３／ｈ，目前进上塔膨胀空气量 ３６００ｍ３／ｈ，旁通量约３８４０ｍ３／ｈ。通过实际操作发现，膨胀制冷量只要能补偿冷损，包括液
４５０ ＞９９．６％ １３０００ ＞９９．７５％ １３３００ ９９．６％ ２００ ９９．７５％ ２２０
６５００ｍ３／ｈ空分设备设计参数与实际运行参数比较 设计值
３５６３０ ６５００
实际运行值
３５５００ ６６５０
≤２０Ｘ １０—６０２
１９０
≤１０Ｘ
１０—６０２
２１０
≤５Ｘ １０—６（０２＋Ｎ２）
～２００
３进一步优化操作的设想
６５００ｍ３／ｈ空分设备以生产气氧、液氩为主，少产液氧为辅，可做到成本低、效益好。
在压氧能力有富余情况下，多生产气氧更为有利。精馏塔排放的液氧量以保证主冷中的碳氢
化合物不聚集、不超标为基准。
操作主塔带全精馏无氢制氩系统的空分设备时，进上塔膨胀量要有限度，否则会造成平 均氮纯度降低，氩馏分氮含量增多形成“氮塞”。目前操作时，进上塔的膨胀量没达到设计 指标，空分设备运行时平均氮纯度较高，上塔还有一定的精馏潜力。
于氧、氮分离，提高氧的提取率。这也说明原设计的精馏塔内设备、管路和冷箱外的管道阻
力小，在此压力下完全能保证污氮进加热炉和分子筛纯化系统的需用量。 （３）要控制进上塔膨胀空气量，否则污氮纯度会下降。起初，控制进上塔的膨胀空气量
仅在２８００ｍ３／ｈ左右（规定在４０００ｍ３／ｈ），氧、氩产量偏低，逐渐增加进上塔膨胀空气量至
１操作要点
（１）众所周知双高产品的空分设备，下塔的操作至关重要，因为下塔精馏是上塔精馏的 基础。根据实际操作经验，液空的氧含量易保持在３５％，目的是将下塔氮中的氩洗涤下来， 使其滞留在液空中，从源头减少氩的损失。
通钢20000m 3／h空分设备制氩系统工况调整与优化操作
作 者 简 介 ：冯 云 飞 （９Ｏ １８ 一 ） ，男 ，制 氧 助 理 工 程 师 ，２０ 毕 业 于 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 低 温 技 术 专 业 ，现 在 通 化 ０２年
钢 铁 股 份 有 限公 司氧 气 厂 四 车 间 技 术 组 从事 技术 工 作 。
・
１ ・ ５
“ ｎ，Ｐ． Ｃ ｉａ） Ｒ． ｈｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｆ ｒａ ｂ ｅ ｎ ｒｄ ｔ ｎ ｆ ｔ ｅ ｒ ｏ ｒ ｃ ｖ ｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｆ ａ ０ ０ ｍ ｈ ｉ ｅ ａ ａｉｎ ｎ ｔ ｔ ｏ ｇ ａ ｇ ｓｒ ｃ ： ｔ ｒ ｆ ｉｔｏ ｕｃｉ ｏ ｈ ａｇ ｎ ｅ ｏ ｅｙ ｒｃ ｓ ｏ ２ ０ ０ ／ ａｒ ｓ ｐ ｒｔｏ ｕ ｉ ｅ ｉ ｏ ａ Ｔ ｎ ｇ ｎ
到 约 ０ ８７ Ｐ 后 直接 进入 粗 氩 工塔 上 部 。粗 氩 由 ．８ Ｍ ａ 粗 氩 工塔 顶 部排 出 ，由粗 氩 Ⅱ塔底 部 导人 。粗 氩冷
凝 器采 用过冷 后 的液 空作 冷 源 ，大部 分上 升气 体在
收 稿 日期 ：２ ０ ． 产 生 回 流 液 ， 以保 证 塔 内 的 精
（ ｏｇｕ ｒ ＆ Ｓ ｅ Ｃ ． ｔ． ，ｗ ｎｌ ｅ ｒ ｎ ｃｎｅｔ ｔ ｎ ａｊｓ ｅ ｔｏ ｒｏ ｒｃ ｏ ，ｃｍ ｉ ｉ ｉｇ Ｔ ｎｈ ａ Ｉ ｎ ｏ ｔ ｌ ｏ ，Ｌｄ ） ｅ ａａ ｚｄ ａ ｏ ｏｃｎｒ ｉ ｄ ｔ ｎ ｆａ ｎ ｆ ｔ ｎ ｏ ｍ ｓｏ ｎ ｅ ｙ ｇ ａｏ ｕｍ ｇ ａｉ ｓｎ
人 ；粗 氩 工塔 上 部采 用粗 氩 Ⅱ塔 底部 排 出的粗 液氩
粗 氩冷 凝器 中液化 ，其 中 流量 为 ７ ７ ３ ｈ的一 部 分 ７ ｍ／ 粗氩 气 （ 成 为 ９ ． ％Ａ 、≤２×１ ～０ ）导 人 粗 组 ９６ ｒ ０ ， 氩液 化 器 进 行 液 化 ，然 后 进 入 精 氩 塔 中 ，继 续 精 馏 ；其 余作 为 回流 液流 回粗 氩 Ⅱ塔 。粗 氩 冷凝 器蒸 发后 的液空 蒸气 和 少量 液空 同时返 回上 塔 。 粗 液氩 从精 氩 塔 中部进 入 ；在 精氩 蒸 发 器氮侧
空分装置氩系统优化调整探索
空分装置氩系统优化调整探索摘要：某公司两套四万等级空分装置由于氧氮实际用量偏离设计工况、主塔调整不当、部分关键控制器PID参数设定不合理以及用气量波动等诸多因素制约导致氩提取率偏低。
本文详细分析了氩提取率偏低的原因以及采取的改进措施，同时也分析了目前制约装置进一步优化调整的不利因素。
通过不断探索优化，实现了氩提取率的大幅度增加，即增加了空分装置运行的稳定性同时也带来了非常可观的经济效益。
关键词：空分设备；氩系统；回流比；氮塞；氩提取率；前言某气体公司两套四万空分装置，于2009年初投产，氧氮产品性能指标均达到设计要求，但氩系统工况稳定性差且氩提取率严重偏低。
经过多次调整，氩系统稳定性有所增强，氩提取率也有所提高，但与设计产量仍相距甚远。
2011年12月，在成套设备厂商和公司技术人员对两套装置进行了全面的技术分析，并在此基础上进行了大幅度的优化调整。
之后氩产量明显提高，氩提取率接近设计值。
本文详细就氩系统调试中遇到问题和积累的经验，，以及后续优化的方向进行思考和探索。
1、工艺流程简介某公司两套四万空分装置采用电机驱动的多轴等温压缩、氮水预冷、分子筛吸附、中压透平膨胀机制冷、氧氮内压缩以及全精馏无氢制氩工艺流程。
原料空气经过滤器后被空压机压缩至0.48MPa（本文压力均为表压），经预冷系统冷却和分子筛吸附器后,分为低压空气、膨胀空气、高压空气三路进入下塔。
低压空气与上塔污氮气和工业氮气换热后进下塔；膨胀空气先经增压机前三级压缩到2.3 MPa再经增压透平膨胀机膨胀后进下塔；高压空气经增压机五级压缩至6.85MPa，然后与内压缩氧、氮换热，再节流进入下塔。
本装置精馏系统包括主塔单元、氩系统单元和氪氙系统单元三部分（如图1示）。
主塔单元由上塔、下塔、主冷三部分组成，其中上塔为规整填料塔，下塔为筛板塔，主冷采用多层浴式结构。
氩系统采用全精馏无氢制氩工艺，从上塔提馏段抽取得氩馏分，经粗氩塔精馏后得到含氧小于1ppm的粗氩，再经精氩塔脱氮后得到含氮量小于1ppm的液氩产品。
空分设备短期停车和液氧返充启动时的投氩操作
新开车后制氩系统投运 的速度。在停车过程 中一定 要 将 粗 液氩 尽 可能 多地 保 留在 粗 氩 Ⅱ塔 中 ，为 再次
开 车 积 累较 多 的氩 组 分 ，也 可 以防 止粗 氩污 染 主冷
收 稿 日期 ：２ １ －５２ ０ １０ － ５
作者简 介 ：宋万喜 ，男 ，１ ８ ９ ０年生 ，助理 工程师 ，毕业 于河南科技大学 热能与动力工 程专业 ，现在河 南开元 空分 集 团
目前 在 建 的 大 型 空 分 设 备 一 般 带 全 精 馏 制 氩 系 统 ，由于氩 塔 和主 塔 紧密 联 系 ，运行 工 况相 互影
响 ，因此调 节 制 氩 系统 工况 时要 把 氩塔 和主塔 看 成
一
液氧 ；同时 ，要 关 闭粗 氩 由粗 氩 Ⅱ塔 流 至粗 氩 Ｉ 塔 的调 节 阀 ，以免 更 多 的粗 氩 蒸发 ，为空 分设 备 重新 开 车后稳 定 、快 速 地投 运制 氩 系统 打好 基 础 。 投运 制 氩 系统 时要 满足 以下 ４个条 件 ：
Ｒ．Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａｂｓ ｒ ｔ：Ｉ ｈｅ ｓａ ｔｐｒ ｃ ｓ ｆａｒｓ ｐ ｒ ｔｏ ｌｎｔ ｈ ｏ ｔ ａｃ ｎ ｔ ｔ ｒ ｏ ｅ ｓｏ ｉ ｅ ａ ａｉ ｎ ｐ ａ ，ｔ ｅ ｃ ｍｍｉｓｏ ｆａ ｇ ｎ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｓｏ ｅ ｏ ｈ ｓ ｓｉ ｎ ｏ ｒ ｏ ｅ ｅ ａ ｉｎ ｓ ｓｅ ｉ ｎ ｆｔ ｅ ｍｏ ｔ
Ｓ ｎ ａ ｘ ，Ｊ ｎ ｌ ｏ ｇ Ｗ ｎ ｉ ｉＨｏ ｇｉ
（ ｅ ａ ａｙ ａ ｉ Ｓｐ ｒｔ ｎ Ｇ ｏｐ Ｃ ． ｔ． ５ ｏｇ ｈｎ ｏｄ， ａ ｅｇ４ ５ ０ Ｈ ｎ ｎＫ ｉｕ ｎＡｒ ｅａａｉ ｒｕ ｏ ，Ｌｄ ，１ Ｓ ｎ ｃｅｇ Ｒ ａ Ｋ ｉ ｎ ７ ０ ４，Ｈ ｎ ｎ ． ｏ ｆ ｅ ａ ，Ｐ ห้องสมุดไป่ตู้
关于空分设备增加提氩装置的操作和优化
关于空分设备增加提氩装置的操作和优化摘要：简述了柳化空分提氩系统的流程，就制氩装置运行过程中出现的问题，定性地分析了氩系统的优化操作和改进方案。
关键词：全精馏无氢制氩；提氩系统；优化操作一、前言柳州化工股份公司制氧能力28000Nm3/h（标准立方米/小时）的大型空分装置与壳牌粉煤气化项目配套设计。
为了综合利用现有资源，通过技术论证和市场调研，柳化大力气体厂决定在空分装置上直接串入提氩装置，采用无氢除氧工艺技术（也称全精馏制法），无氢除氧工艺流程简单、操作简单、能耗低、效益高，具备了其它工艺无法比拟的优势，是最先进的制氩工艺，氩的提取率能达到60%以上。
该装置可生产出市场需求量大、产品效益好的液氩产品。
该项目把提氩装置的设备和管道一起放到空分的冷箱内，最大限度降低冷量损失，既稳定空分装置的操作又降低液氩的生产成本。
二、技术原理与生产流程1、技术原理本项目采用无氢除氧工艺提取纯氩，其原理是利用氧气、氮气、氩气的沸点不同，采用精馏原理进行分离，其中氮的沸点（-195.78℃）、氧的沸点（-182.83℃）和氩的沸点（-185.7℃），由于氧的沸点比氩高，在精馏过程，高沸点组分氧被大量地洗涤下来，形成回流液返回空分上塔，此外，氩的沸点比氮高，高沸点的氩被洗涤下来，少量低沸点氮作为废气排放。
通过低温精馏法，在粗氩塔中完成氧－氩分离，在精氩塔中完成氩－氮分离，从而得到纯氩。
2、工艺流程本项目的低温全精馏制氩的所有设备均置于空分设备的保冷箱内，粗氩塔I、粗氩塔II、精氩塔均为填料塔。
在粗氩塔I、粗氩塔II内，气态氩馏份沿填料盘上升，由于氧的沸点比氩高，故高沸点组分氧被大量地洗涤下来，形成回流液返回上塔。
粗氩塔I底部的液氩经液氩泵加压后打入粗氩塔II上部作为回流液；因此，上升气中的低沸点组分氩含量不断提高，最后在粗氩塔I顶部得到含氧≤2ppm、含氮<1%的粗氩气，粗氩气在粗氩冷凝器中被液空冷凝成粗液氩。
空分设备制氩系统氮塞的处理和预防措施
空分设备制氩系统氮塞的处理和预防措施摘要：空分设备将空气当作原料，在压缩循环系统中将其进行深度冷冻，并改变空气的状态，使其转换成液态，进行精馏处理，使其在液体状态下分离出氧气、氮气及氩气等稀有气体。
空气中的各个气体成分具有广泛的用途，可以用作冶金技术、煤化工、氮肥、专业气体供应等领域。
但是在空分设备的制氩系统中常会出现氮塞现象，使空分设备出现故障，影响工作效率。
因此，应当对制氩系统氮塞发生的原因详细分析，并找到合理的处理方法及预防措施。
本文针主要对空分设备制氩系统氮塞的处理和预防措施进行详细阐述。
关键词：空分设备；制氩系统；氮塞；处理；预防措施引言空分设备中的系统体系庞大，需要经过多个工作系统才能将空气中的各类气体准确分离。
其中包括压缩系统、预冷系统、纯化系统、换热系统、产品送出系统、膨胀制冷系统、精馏塔系统、液体泵系统、产品压缩系统。
每个工作系统都会有不同的作用及工作原理。
在制氩系统中，主要针对空气中的氩气分离提取，并保证氩气的纯度。
若氩气系统中的氮气含量超标，则会产生氮塞现象，产生严重的设备系统故障，影响设备继续运转，因此了解制氩系统氮塞发生原因是十分重要的。
1制氩系统流程在空气分离设备的制氩系统中，具有较多的工艺流程。
在上塔中采用了规整填料塔，并在精馏工作中针对氩气、氧气及氮气采用了全精馏无氢的流程及设备。
同时在空分工作中还需将空气进行液化循环等一系列操作，为了保证各环节的工作质量，要借助全低压常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机等各种工作系统完成。
空分设备的工作效率可在一小时内进行7500m3的空气转换，在制氩系统中，将上塔中抽出的氩馏分气体共有7500m3，结合空气气体含量并进行设备的热质转换，其中的氩气含量达到7%~10%。
而氮含量应小于0.06%，经过粗氩塔的初步分离，对于粗液态氩气进行加压，使循环氩泵的压力值到达0.81Mpa左右，并将其传入粗氩上塔，使其回流，而剩下的185m3/h的粗氩气则在粗氩液化气中液化，并继续实施精馏。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期:2005212227;修回日期:2006203222作者简介:潘 浩(1972— ),男,高级工程师,1993年毕业于华中理工大学动力工程系低温、制冷及压缩机专业,2003年华中科技大学研究生毕业,现任武钢氧气有限责任公司运行四车间主任。
60000m 3/h 空分设备制氩系统实现稳产高产的操作潘 浩,周 伟,李 钧(武汉钢铁集团氧气有限责任公司,湖北省武汉市青山区白玉山 430083) 摘要:武钢氧气公司H 台60000m 3/h 空分设备投产初期氩气生产工况易波动、稳定性较差,造成氩气产量未达到设计产量。
通过改变工艺设计参数及工艺液体泵密封气改为氩气的方法,使氩气生产稳定,氩气平均产量达到了设计产量。
关键词:大型空分设备;制氩系统;工艺参数;液体泵中图分类号:T Q116114 文献标识码:BSteady 2and 2high output operation of argon producingsystem in a 60000m 3Πh air separation unitPan Hao ,Zhou Wei ,Li Jun[Oxygen Co 1,Ltd 1,Wuhan Iron and Steel (Group )Corp 1,Baiyushan ,Qingshan District ,Wuhan430083,Hubei ,P 1R 1China ]Abstract :An unsteady situation of arg on produce occurred in the earlier operation of a 60000m 3Πh air separation unit atOxygen C o 1,Ltd.of Wuhan Iron and Steel (G roup )C orp 1,which resulted in an arg on output lower than the designed value.M odifications ,such as adjusting operating parameters and using arg on for the seal of liquid pum p ,have been performed.A steady arg on production was realized after the m odifications ,and the average arg on output increased up to the designed value.K eyw ords :Large scale air separation unit ;Arg on producing system ;Operating parameter ;Liquid pum p前 言武钢氧气有限责任公司(以下简称:氧气公司)从林德公司引进的H 台60000m 3/h 空分设备制氩系统采用全精馏无氢制氩流程,与氧气公司其他空分设备采用的加氢制氩流程不同。
60000m 3/h 空分设备自2005年1月正式投产以来,氩气生产很不稳定,经常中断,4～5月份氩气平均产量仅为1880m 3/h ,远低于设计产量2150m 3/h 。
这极大地影响了管网氩气的稳定供应和液氩产品的外销,对氧气公司全年的保产任务及利润目标的顺利完成都带来了不利的影响。
后通过技术人员的共同攻关和不断改进,2005年7月后,氩气生产非常稳定,氩气平均产量也达到了设计产量。
1 制氩系统工艺流程60000m 3/h 空分设备是我国目前最大的连续性全提取空分设备,采用降膜式主冷,压力塔和低压塔均安装于地面,除甲烷塔位于压力塔的顶部,主冷安装于除甲烷塔的顶部。
粗氩塔分成两段,分别安装于地面。
在粗氩Ⅱ塔的顶部设置了冷凝蒸发器,冷源为压力塔底部来的过冷富氧液空。
低压塔中部氩富集区抽出氩馏分气进入粗氩Ⅰ塔的下部作为其上升蒸气,粗氩Ⅰ塔顶部的气体进入粗氩Ⅱ塔下部作为其上升蒸气。
粗氩Ⅱ塔塔釜中的液体经工艺液氩泵打往粗氩Ⅰ塔的顶部作为其回流液,粗氩・5・Ⅰ塔塔釜中的液体经氩馏分泵打往低压塔中部作为其回流液。
在两段粗氩塔内完成氧、氩的分离,最后在粗氩Ⅱ塔的顶部得到氧含量<1×10-6的粗氩;粗氩进入精氩塔进行氮、氩的分离,最后在精氩塔底部得到产品液氩。
60000m3/h空分设备制氩系统部分设计参数见表1。
表1 60000m3/h空分设备制氩系统部分管线流体物性设计参数表介 质温度/℃压力/kPa流量/(m3/h)组 分O2N2Ar粗氩Ⅰ塔到粗氩Ⅱ塔馏分气-18315630676780116%9019×10-69918%低压塔到粗氩Ⅰ塔馏分气-1801530641079012%9017×10-6917%进粗氩冷凝蒸发器液空(作冷源)-18915740735703815%60%114%进精氩冷凝蒸发器液空(作冷源)-18914340383553815%60%114%精氩塔不凝气体排放-186141021013×10-620%7919%进精氩塔粗氩-184112021611×10-6012%9917%精氩冷凝蒸发器内蒸发液空返回低压塔-1894060491619%8211%0192%精氩冷凝蒸发器内液空返回低压塔-1891140323064215%5518%1157%粗氩冷凝蒸发器内蒸发液空返回低压塔-1851840728343812%6013%114%产品液氩-184181021501×10-680×10-9991999%2 改进前运行状况60000m3/h空分设备自2005年1月投产以来,外方专家经过近4个月的调试,虽然能保证氧、氮的正常生产,但是氩气生产工况易波动、稳定性较差。
(1)正常运行时,精氩冷凝蒸发器中的液空液位突然会发生大幅度波动,当液空液位高于115%时,低压塔中部氧纯度在几分钟之内从50%骤降至20%左右,低压塔工况被破坏,氩气生产被迫中断。
(2)正常运行时,精氩塔压力突然在2～18kPa 之间大幅度波动,不凝气体(氮气)放空量在3～25m3/h之间大幅度波动,精氩塔工况被破坏,氩气生产被迫中断。
(3)正常运行时,精氩塔突然形成塔内负压,不但使工况破坏,还将外界空气倒吸进塔内,使产品液氩中氧含量、氮含量瞬间上升,氩气生产被迫中断。
(4)正常运行时,氩馏分量快速下降为55000m3/h左右,粗氩Ⅱ塔压力升高到25kPa以上。
大量的氮气进入粗氩塔,氩气生产被迫中断。
3 原因分析因为60000m3/h空分设备1月投产后,在一边供气保产、一边调试的情况下,外界对调试有很大制约,加上调试时间短、外方调试人员缺乏对该类流程空分设备的调试经验,大量的串级控制根本未投入使用,一些重要的参数偏离设计值,致使空分设备无法稳产、高产。
针对生产中出现的异常现象,通过一段时间的摸索总结,认为造成制氩系统工况易波动、稳定性较差的主要有3个原因。
311 精氩塔的设计对操作的要求非常高根据林德公司的设计,60000m3/h空分设备精氩塔采用压力塔底部的富氧液空作为冷源,而没有采用纯液氮作冷源。
这股液空管线直径为Φ250mm,流量为38355m3/h,进精氩塔的粗氩流量为2161m3/h。
如果60000m3/h空分设备的精氩塔工况发生波动,将造成精氩冷凝蒸发器中的液空液位发生大幅度波动。
林德专家将精氩冷凝蒸发器的液空液位设为105%,当液空液位高于115%时,氩馏分氮含量提高,严重情况下导致低压塔精馏工况被完全破坏。
其现象是低压塔中部氧纯度AI4110在几分钟之内从50%骤降至20%左右,粗氩冷凝蒸发器发生氮塞,氩气生产被迫中断。
这种流程对精氩塔的操作提出了很高的要求,因为一旦精氩塔工况发生小小的波动,将直接作用于低压塔,并且这种作用往往是立竿见影并且是致・6・命的;另一方面,因为粗氩冷凝蒸发器的冷源也取自压力塔底部的富氧液空,与精氩塔的冷源液空流体并联。
如果精氩塔的液空流量瞬间发生大幅度变化,因为调节器无法及时跟踪这样大的变化,加上调节器的自振,导致粗氩塔的冷源液空量也随之发生波动,引起粗氩塔工况波动。
现象是粗氩塔压力不稳定,在16～22kPa之间无规则波动,导致进精氩塔的粗氩气流量波动,影响精氩塔的精馏。
312 精氩塔的调节尚未优化由于各方面的原因,直到空分设备性能考核时精氩塔的不凝气体排放量控制仍使用单一的压力低值调节器PIC412312。
因为精氩塔的压力仅为5kPa,仅比大气压稍高,如果采用单一的压力低值控制器来控制不凝气体放空量很难做到稳定的排放,现象就是不凝气体排放量忽高忽低。
经常是放空量一会过大,导致塔内压力过低,全关不凝气体放空阀,,而低值调节器无法迅速响应,致使不凝气体无法顺利排出塔外;当压力特别高时,低值调节器又迅速全开不凝气体放空阀,导致塔内压力瞬间为零,使进入精氩塔的粗氩量激增,精馏工况被破坏。
313 制氩系统出现周期性氮塞在氩气生产中还发现制氩系统经常发生氮塞现象,有时AI4110仅为20%,氩气生产完全停止,很难消除这种现象。
一个原因为氩馏分的氮含量偏高;另一个原因为6台工艺液体泵的密封气会将额外的氮气带入粗氩塔。
为了保证持续72h的性能考核,外方调试专家减小氧气产品取出量,增加低压塔的上升蒸气量,使AI4110高达50%以上,同时将氩馏分量控制在62000m3/h,以使随氩馏分进入粗氩塔的氮气量减少,从而避免发生氮塞。
这样一方面,AI4110严重偏离设计值,偏离值达3717%,使得低压塔氩富集区上移,氩馏分中氩含量大为降低;另一方面,氩馏分量降低后,进入粗氩塔的氩也减少,大大降低了氩气的产量和提取率。
4 改进措施411 将精氩冷凝蒸发器液空液位由105%设为80%为了防止精氩冷凝蒸发器液空液位波动到115%时影响低压塔精馏工况,决定降低其液空液位设定值。
但是降低到多少合适呢?将精氩冷凝蒸发器的液空液位分别设为100%、90%、80%进行优化比较。
当其液空液位设为100%、90%时,液空液位还是会经常波动到115%;将其设为80%时,液空液位没有发生大幅度波动,且低压塔工况非常稳定,同时也能保证精氩冷凝蒸发器的正常换热。
412 提高精氩塔压力由于外方专家使用了单一的压力低值调节器PIC412312调节精氩塔压力,没有将压力高值调节器PIC412311投入使用,这样在10kPa压力以下放散是极不稳定的。
因此将精氩塔压力由5kPa提高到11kPa,同时用压力高、低值调节器PIC412311和PIC412312共同控制精氩塔的不凝气体排放量后,精氩塔压力非常稳定。