4000 Nm3/h全液體空分裝置操作的一點(diǎn)探討＊

楊 林

(重慶朝陽(yáng)氣體有限公司，重慶 400080)

1 全液體空分的流程及設(shè)計(jì)參數(shù)

隨著重慶化工、電子等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，液態(tài)空氣制品需求量飛速增長(zhǎng)，空氣制品企業(yè)對(duì)全液體空分的使用已成為趨勢(shì)。由于國(guó)內(nèi)全液體空分自主制造技術(shù)尚不夠成熟，實(shí)際應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)間較短，設(shè)備工藝流程復(fù)雜，在操控方面要求較高。因此在設(shè)備操控方面需不斷地進(jìn)行摸索，多方面優(yōu)化設(shè)備的操作，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)。本文對(duì)重慶朝陽(yáng)氣體有限公司4000 Nm3/h全液體空分裝置中，下塔液氮進(jìn)上塔閥 HCV1，下塔底部液空進(jìn)上塔閥LCV1、液空進(jìn)上塔閥FCV1等的操控展開(kāi)討論，以期為國(guó)內(nèi)同行對(duì)相關(guān)設(shè)備的操作提供一點(diǎn)借鑒。

2 問(wèn)題描述

4000 Nm3/h全液體空分設(shè)備具體參數(shù)見(jiàn)表1，與本文相關(guān)的簡(jiǎn)要流程見(jiàn)圖1。

表1 全液體空分設(shè)備參數(shù)Table 1 Full liquid air separation unit data

對(duì)于該套裝置，設(shè)備供應(yīng)商提供的相關(guān)操作參數(shù)是:液空進(jìn)上塔閥FCV1開(kāi)度50%，液空進(jìn)上塔流量 FCV1 5500 Nm3/h、進(jìn)粗氬塔Ⅱ液空閥LCV702開(kāi)度80%，下塔液氮進(jìn)上塔閥HCV1的開(kāi)度54%。下塔底部液空進(jìn)上塔閥LCV1開(kāi)度根據(jù)下塔液空液位來(lái)設(shè)定約為15%，需根據(jù)液位狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。按設(shè)備供應(yīng)商的操作規(guī)程，通過(guò)控制以上閥門(mén)的開(kāi)度可確保氬餾分流量FI701達(dá)到4650 Nm3/h，從而實(shí)現(xiàn)氬塔的正常運(yùn)行。

圖1 空分設(shè)備部分流程示意圖Fig.1 Full liquid air separation unit flow chart

按操作規(guī)程進(jìn)行操作，在進(jìn)行分子篩吸附器塔切換時(shí)，下塔液空液位在充壓的15 min內(nèi)向下波動(dòng)，液位高度由500 mm降至到200 mm，波動(dòng)幅度達(dá)50%以上。此時(shí)，需及時(shí)將下塔底部液空進(jìn)上塔閥LCV1開(kāi)度要調(diào)整到5% 左右。如未能及時(shí)進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)度調(diào)整，下塔液空就會(huì)被打空，使得由下塔進(jìn)上塔液空管路存在氣液夾帶，導(dǎo)致上塔工況破壞。上塔工況的破壞很快會(huì)波及氬塔，導(dǎo)致氬純度變化，由正常工況的5N降至4N以下。因此下塔液空液位的穩(wěn)定是整個(gè)分餾塔穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基礎(chǔ)，必須保證下塔液位和閥門(mén)開(kāi)度的相對(duì)穩(wěn)定，從而維持整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

下塔底部液空進(jìn)上塔閥LCV1開(kāi)度的大幅度變化對(duì)整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行造成了很大干擾。分子篩吸附器切換完成后最長(zhǎng)需要120 min左右才能把下塔底部液空進(jìn)上塔閥LCV1開(kāi)度由5% 調(diào)整至15%。裝置設(shè)計(jì)的分子篩吸附器切換時(shí)間為240 min，如不縮短下塔底部液空進(jìn)上塔閥LCV1開(kāi)度調(diào)整的時(shí)間，裝置穩(wěn)態(tài)運(yùn)行及氬指標(biāo)將可能受到嚴(yán)重影響。因此，有效解決分子篩吸附器切換時(shí)由下塔液位劇烈變動(dòng)而造成的問(wèn)題，該套全液體空分裝置才能更好地平穩(wěn)運(yùn)行。

3 問(wèn)題分析及解決

分子篩吸附器切換時(shí)，充壓閥門(mén)開(kāi)度按供應(yīng)商操作指南分時(shí)間段進(jìn)行調(diào)整，升壓趨勢(shì)較陡，并聯(lián)時(shí)間過(guò)短，系統(tǒng)壓力損失大，從而造成下塔液空液位的波動(dòng)變大。經(jīng)過(guò)反復(fù)摸索，實(shí)時(shí)調(diào)整充壓時(shí)相關(guān)閥門(mén)的開(kāi)度，增加充壓閥門(mén)的調(diào)整次數(shù)，適度延長(zhǎng)分子篩吸附器充壓時(shí)間，令分子篩吸附器升壓趨勢(shì)平緩。可降低分子篩吸附器切換時(shí)的壓力損失，減小下塔液空液位的波動(dòng)。

因下塔液氮進(jìn)上塔閥HCV1對(duì)下塔回流比的影響要比液空進(jìn)上塔閥FCV1大，所以要保證下塔液空純度，可通過(guò)控制下塔液氮進(jìn)上塔閥HCV1開(kāi)度滿(mǎn)足下塔回流比的要求，同時(shí)對(duì)液空進(jìn)上塔閥FCV1、下塔進(jìn)粗氬塔Ⅱ液空閥LCV702進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)時(shí)調(diào)整系統(tǒng)閥門(mén)以保證下塔液位和粗氬塔的回流比，保證粗氬塔Ⅱ氬純度AE703的穩(wěn)定。

具體操作方法:

在調(diào)整分子篩吸附器充壓閥的同時(shí)，逐步開(kāi)大下塔液氮進(jìn)上塔閥HCV1到60%，關(guān)小液空進(jìn)上塔閥FCV1到40%，液空進(jìn)上塔流量FCV1到4500 Nm3/h左右。

逐步關(guān)小進(jìn)粗氬塔Ⅱ液空閥LCV702，開(kāi)度由80%減至75%，氬餾分流量FI701到4400 Nm3/h左右，隨著粗氬塔Ⅱ的漸漸冷卻，進(jìn)粗氬塔Ⅱ液空閥LCV702液位穩(wěn)定，粗氬塔Ⅱ阻力降低，氬含量在粗氬Ⅱ塔慢慢積聚，氬餾分流量FI701會(huì)慢慢漲到4650 Nm3/h左右，氬塔工況趨于穩(wěn)定。

除上述步驟外，維護(hù)設(shè)備穩(wěn)態(tài)操作的另一關(guān)鍵步驟是將下塔底部液空進(jìn)上塔閥LCV1開(kāi)度維持相對(duì)穩(wěn)定，分子篩吸附器切換時(shí)適度關(guān)小下塔底部液空進(jìn)上塔閥LCV1，以保證下塔液位，切換完后液位很快恢復(fù)，由此保持主塔的穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于全液體空分的特殊性，由下塔到上塔的液體控制閥門(mén)共有三組，下塔液氮進(jìn)上塔閥HCV1、下塔底部液空進(jìn)上塔閥 LCV1、液空進(jìn)上塔閥FCV1。HCV1對(duì)下塔回流比起關(guān)鍵作用，對(duì)回流比可進(jìn)行有效控制，LCV1對(duì)下塔液空液位可進(jìn)行有效控制。FCV1對(duì)底部液空的純度的控制可以起到輔助作用，其主要作用是維持下塔底部液位穩(wěn)定。要保證下塔液位的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)氣液夾帶的現(xiàn)象，從而保證上塔工況的穩(wěn)定，必須處理好這三者的關(guān)系，保證4000 m3/h全液體空分的正常運(yùn)行。

［1］李化治.制氧技術(shù) ［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2009.