空分裝置外掛氬系統試運行總結

周小龍，楊 妍，張 敏

（新疆慶華能源集團有限公司，新疆伊寧 835000）

1 概述

新疆慶華能源集團有限公司原有空分是川空設計并建造的兩套型號為KDON-50000/50000 的空氣分離設備，只設計有增效粗氬塔，并沒有提取精氬的設備。為了滿足本地市場的需求，新疆譽州氣體制造公司在新疆慶華能源集團有限公司B系列空分裝置原有設備的基礎上外掛一套提取精氬的設備，采用全精餾無氫制氬技術，使用川空設備，對原有的粗氬塔進行了改造，去除了增效氬塔的粗氬冷凝器，原有粗氬塔作為粗氬塔I 的下段部分，設計增加了粗氬塔I 上段部分。并安裝在原有冷箱之中，粗氬塔II、新的粗氬冷凝器、液氬泵、精氬塔、精氬冷凝器、精氬蒸發器安裝在新建冷箱中。兩個冷箱之間管道用填充珠光砂的橋架連接。

2 主要技術參數

氬餾分流量：35000 m3/h，氬餾分中Ar含量：8%～15%，液氬產量：850 m3/h（折合氣態），液氬純度（V）≥99.999%，氧含量（V）≤1.5×10－6，氮含量（V）≤1.5×10－6，甲烷+一氧化碳+二氧化碳含量（V）≤1×10－6。水分含量(V)≤3×10－6。

3 流程簡圖

見圖1 所示。

圖1 工藝流程簡圖

4 試車和運行時發現的問題及改進措施

（1）新加設備吹除閥門不在冷箱底部，全部在高空。加溫吹掃時開關不便，工況發生變化時，可能會因為操作不及時，導致工況惡化，如發生嚴重氮塞時，不能及時打開粗氬冷凝回流管吹除，使得工況不能及時改善。

（2）本套設備設計精氬塔底部排液管可以和粗氬塔底部排液管道連接，設計初衷是為了減少精氬塔排放液體時的浪費。但是實際連接閥門及管道均暴露在冷箱外部，而且沒有使用任何保冷措施，與空氣完全接觸。在試車初期，經過多次試驗，都不能排盡管道內的氣體，造成多次低溫液氬泵氣蝕，對整個工況造成很大影響。現已不再使用此設計，直接排放液體。

（3）液氬儲槽放空連接精氬塔進料管。在實際運行中，儲槽壓力一般在50 kPa 以下，壓力太低不足以到達精氬塔，儲槽壓力達到100 kPa 以上時，嚴重影響液體儲槽進液，現已不使用此設計，直接排空。

（4）在試車時，分子篩充壓切換嚴重影響提取精氬的正常工況，經過多次試驗，改變充壓時間及閥門開度，充壓時間由原來的9 min改為22 min，閥門最終開度由100%改為62%，打開速度由400 s 改變為430 s。之后在分子篩切換時工況有了很大的改善。

（5）在更換新的粗氬冷凝器后，下塔液空液位出現不能自動控制的情況，經歷了下塔液空液位計不能正常顯示、下塔液空液位調節閥門現場手動控制、中控手動控制、粗氬冷凝器液空液位調節閥現場手動控制等多種故障之后，整個工況趨于穩定。這些故障最終都導致粗氬冷凝器液空液位波動，氬餾分流量波動，氬餾分中氬含量波動，氬餾分中氧、氮含量的變化，對在整體工況及時調整下，精氬產品純度沒有被破壞。設備的整體性能完成了考驗。

（6）調整產量

本套提取設備設計產量為850 m3/h（折合氣態），在試車和運行時對設備進行了挖掘潛力的試驗，試驗數據如見表1。

表1 產量與純度測試數據

整體工況穩定，純度達標，產量遠超其設計值。

5 結束語

現代空分不再僅僅以生產氧氣、氮氣為目標，設法提高現有設備的價值成為空分人共同思考的問題。空分技術的進步為設備提高經濟效益提供了有力保障，具有超高性價比的改造成為了首選，使得老舊設備生產出高質量高經濟價值的產品，以滿足市場需求。本套液氬提取裝置改造成功，雖然其中還存在一些不足之處，但是國產設備設計制造水平值得肯定。