河南開祥精細化工有限公司28000m3/h空分設(shè)備制氬系統(tǒng)優(yōu)化操作

郭彪

摘要：針對夏季高溫天氣對河南開祥精細化工有限公司28000m3/h空分設(shè)備制氬系統(tǒng)的影響，通過采取延長分析篩充壓時間、提高精餾塔下塔液空純度、調(diào)控分子篩充壓時間避開進塔氣量最低時間段等措施來保證空分制氬系統(tǒng)和整個空分裝置的安全穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：空分設(shè)備;充壓速率;進塔氣量;制氬系統(tǒng)

河南開祥精細化工有限公司28000m3/h空分設(shè)備由四川空分設(shè)備集團制造，采用分子篩凈化，增壓膨脹和全精餾無氫制氬內(nèi)壓縮流程。制氬系統(tǒng)主要設(shè)備有：粗氬Ⅰ塔、粗氬Ⅱ塔、純氬塔、粗氬Ⅱ塔冷凝器、純氬塔冷凝器、純氬塔蒸發(fā)器和兩臺液氬泵。制氬系統(tǒng)流程為從主塔氬餾分提取段抽出含氬量9%-12%的氬餾分直接進入粗氬Ⅰ塔下部，粗氬Ⅰ塔底部的液體返回上塔參與精餾，在粗氬Ⅰ塔頂部得到含氧量小于3%的粗氬進入粗氬Ⅱ塔底部進行精餾，在粗氬Ⅱ塔底部得到的粗液氬經(jīng)液氬泵加壓后送往粗氬Ⅰ塔;在粗氬Ⅱ塔進一步氧氬分離，粗氬Ⅱ塔頂部得到氧含量小于2PPm的粗氬氣，一部分粗氬氣被冷凝器冷凝下來，作為粗氬Ⅱ塔回流液;另一部分粗氬氣送往純氬塔，在純氬塔頂部一部分氬氣經(jīng)純氬冷凝器冷凝下來，作為回流液進行精餾，在純氬塔底部得到含氧≦2PPm，含氮≦3PPm的液氬，一部分作為產(chǎn)品送往貯槽外，其余的與蒸發(fā)器內(nèi)中壓氮氣換熱氣化作為上升氣參與純氬塔精餾。高溫天氣下，受制于循環(huán)水溫高且外界空氣濕度大的因素，導致進精餾塔的加工空氣量偏少，使得外送氧量與進精餾塔的氣量不是很匹配，導致粗氬氣中氮含量增加，這會造成精氬塔甚至粗氬塔氮塞，嚴重威脅著氬系統(tǒng)乃至全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，通過采取相關(guān)措施后，實現(xiàn)了制氬系統(tǒng)和全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1.減慢分子篩充壓速率，降低分子篩充壓對制氬系統(tǒng)的影響

河南開祥精細化工有限公司分子篩純化系統(tǒng)包含兩臺臥式雙層床分子篩純化器，整個分子篩運行周期為8小時，單臺分子篩工作4小時，再生4小時，一臺分子篩工作時，另一臺再生。再生包含卸壓，加熱，冷吹，充壓，并列運行5個步驟。其中正常充壓時間為16分鐘，充壓期間進塔氣量下降量為6000m3/h。正常運行時，空分裝置最佳進塔氣量為130000 m3/h（夜間），白天隨著外界氣溫和循環(huán)水溫的不斷升高，進塔氣量最低能夠掉至121000 m3/h，因全天外送氧量控制在23000 m3/h，根據(jù)物料守恒和提取率計算可知，抽取氧量與能夠提取的氧量已經(jīng)持平，若遇到分子篩充壓，進塔氣量的下降將會造成抽取氧量與能夠提取的氧量不匹配，另外因分子篩充壓造成系統(tǒng)壓力和進塔氣量的下降導致精餾塔上塔氬餾分富集區(qū)整體下移從而造成液氧純度的下降影響氬餾分，繼而影響制氬系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。通過關(guān)小分子篩充壓閥，將分子篩充壓時間由16分鐘延長至30分鐘，使得分子篩充壓階段，進塔氣量下降量只有1500 m3/h，空冷塔出口壓力也只會下降4KPA，從而保證了精餾塔內(nèi)組分梯度的穩(wěn)定，避免因充壓造成氬餾分上升過高過快，從而影響制氬系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.通過調(diào)整分子篩再生時間，調(diào)控分子篩充壓時間避開進塔氣量最低時間段

夏季高溫天氣，一天之中進塔氣量在早晨8點之后便開始緩慢下降，10點時為一下降階段，12點之后氣量又一下降階段，14點30分至15點30分為進塔氣量最低時，本套空分設(shè)備分子篩充壓時恰好趕在此階段（如1號分子篩充壓為15點，2號為19點），1號分子篩充壓時間段對系統(tǒng)的影響極大，氣量降低過大，造成精餾塔上塔氬餾分富集區(qū)整體下移，氬餾分中含氮量增大，進入粗氬塔和精氬塔后，使得冷凝器的溫差減小，甚至不工作，極易造成氬塔氮塞的發(fā)生。通過適當增加加熱和冷吹的時間（加熱延長5分鐘，冷吹延長10分鐘），分子篩一個完整運行周期就向后推遲30分鐘，經(jīng)過3個完整的分子篩運行周期，分子篩充壓時間段就避開了進塔氣量最低時（如1號分子篩充壓為16點45分，2號為21點），此時將兩臺分子篩再生時間調(diào)回原時間，這樣兩臺分子篩充壓時間就永遠避開了進塔氣量最低時，穩(wěn)定的保證了制氬系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.根據(jù)進塔氣量的變化趨勢，提前恰當?shù)恼{(diào)節(jié)膨脹機負荷

膨脹機制冷量應(yīng)與進塔氣量相匹配，這樣才能保證產(chǎn)品純度在正常指標范圍之內(nèi)。進塔氣量一般在8點之后緩慢下降，14點30分至15點30分為最低，19點之后緩慢上漲。因此，結(jié)合日常調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)驗，制定膨脹機與進塔氣量相匹配的變負荷調(diào)節(jié)措施，讓崗位人員參照該措施調(diào)節(jié)。白班（8點—16點）接班后緩慢降低膨脹機負荷，逐步開大膨脹機回流閥（白班回流閥開度控制在50%-70%，中抽氣量維持在22000-22800 m3/h），中班（16點-24點）膨脹機負荷控制為（回流閥開度控制在45%-60%，中抽氣量維持在22500-23500 m3/h），夜班（00點-08點）膨脹機負荷控制為（回流閥開度控制在40%-50%，中抽氣量維持在23000-24000 m3/h）。通過上述措施，有效的保證了下塔液空純度的穩(wěn)定，在上塔塔板數(shù)目和塔板效率不變的情況下，保證了液氧純度的穩(wěn)定，從而保證了氬餾分和制氬系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

4.根據(jù)進塔氣量和氬餾分的變化情況，恰當?shù)恼{(diào)節(jié)精氬塔的負荷

白天隨著進塔氣量的不斷下降，加上人為調(diào)節(jié)的滯后，氬餾分會升高。通過加大精氬抽取量能夠降低氬餾分，但又因氬餾分的升高會造成氬餾分中氮含量的相對增加，因此過多的氮就會進入精氬塔，超過精氬塔的處理能力后就會造成精氬冷凝器內(nèi)積聚過多的氮，從而引起精氬氮塞，若處理不及時還會造成粗氬氮塞。通過采取抽取同等量的精氬氣，但讓部分放空，減少進精氬塔的量，可以有效地保證精氬塔和粗氬塔的安全。待進塔氣量逐步升高且氬餾分降低時可以逐步收小放空量，加大進精氬塔的量。此項措施的采取，可以有效保證精餾塔和氬塔的安全。

5.結(jié)束語

在化工企業(yè)中，系統(tǒng)的穩(wěn)定運行非常重要，尤其是單套系統(tǒng)運行的企業(yè)。只有對出現(xiàn)的問題進行研究，采取合理有效地措施，才能夠保證整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)運行。

參考文獻：

[1] 湯學忠 ，顧福民 .新編制氧工問答 [M].北京：冶金工業(yè)出版社 ，2003 .