4000 Nm3/h全液体空分装置操作的一点探讨＊

杨 林

(重庆朝阳气体有限公司，重庆 400080)

1 全液体空分的流程及设计参数

随着重庆化工、电子等行业的蓬勃发展，液态空气制品需求量飞速增长，空气制品企业对全液体空分的使用已成为趋势。由于国内全液体空分自主制造技术尚不够成熟，实际应用于生产时间较短，设备工艺流程复杂，在操控方面要求较高。因此在设备操控方面需不断地进行摸索，多方面优化设备的操作，实现大规模稳定生产。本文对重庆朝阳气体有限公司4000 Nm3/h全液体空分装置中，下塔液氮进上塔阀 HCV1，下塔底部液空进上塔阀LCV1、液空进上塔阀FCV1等的操控展开讨论，以期为国内同行对相关设备的操作提供一点借鉴。

2 问题描述

4000 Nm3/h全液体空分设备具体参数见表1，与本文相关的简要流程见图1。

表1 全液体空分设备参数Table 1 Full liquid air separation unit data

对于该套装置，设备供应商提供的相关操作参数是:液空进上塔阀FCV1开度50%，液空进上塔流量 FCV1 5500 Nm3/h、进粗氩塔Ⅱ液空阀LCV702开度80%，下塔液氮进上塔阀HCV1的开度54%。下塔底部液空进上塔阀LCV1开度根据下塔液空液位来设定约为15%，需根据液位状态进行实时调整。按设备供应商的操作规程，通过控制以上阀门的开度可确保氩馏分流量FI701达到4650 Nm3/h，从而实现氩塔的正常运行。

图1 空分设备部分流程示意图Fig.1 Full liquid air separation unit flow chart

按操作规程进行操作，在进行分子筛吸附器塔切换时，下塔液空液位在充压的15 min内向下波动，液位高度由500 mm降至到200 mm，波动幅度达50%以上。此时，需及时将下塔底部液空进上塔阀LCV1开度要调整到5% 左右。如未能及时进行阀门开度调整，下塔液空就会被打空，使得由下塔进上塔液空管路存在气液夹带，导致上塔工况破坏。上塔工况的破坏很快会波及氩塔，导致氩纯度变化，由正常工况的5N降至4N以下。因此下塔液空液位的稳定是整个分馏塔稳态运行的基础，必须保证下塔液位和阀门开度的相对稳定，从而维持整个系统的正常运行。

下塔底部液空进上塔阀LCV1开度的大幅度变化对整个系统稳态运行造成了很大干扰。分子筛吸附器切换完成后最长需要120 min左右才能把下塔底部液空进上塔阀LCV1开度由5% 调整至15%。装置设计的分子筛吸附器切换时间为240 min，如不缩短下塔底部液空进上塔阀LCV1开度调整的时间，装置稳态运行及氩指标将可能受到严重影响。因此，有效解决分子筛吸附器切换时由下塔液位剧烈变动而造成的问题，该套全液体空分装置才能更好地平稳运行。

3 问题分析及解决

分子筛吸附器切换时，充压阀门开度按供应商操作指南分时间段进行调整，升压趋势较陡，并联时间过短，系统压力损失大，从而造成下塔液空液位的波动变大。经过反复摸索，实时调整充压时相关阀门的开度，增加充压阀门的调整次数，适度延长分子筛吸附器充压时间，令分子筛吸附器升压趋势平缓。可降低分子筛吸附器切换时的压力损失，减小下塔液空液位的波动。

因下塔液氮进上塔阀HCV1对下塔回流比的影响要比液空进上塔阀FCV1大，所以要保证下塔液空纯度，可通过控制下塔液氮进上塔阀HCV1开度满足下塔回流比的要求，同时对液空进上塔阀FCV1、下塔进粗氩塔Ⅱ液空阀LCV702进行联动控制，实时调整系统阀门以保证下塔液位和粗氩塔的回流比，保证粗氩塔Ⅱ氩纯度AE703的稳定。

具体操作方法:

在调整分子筛吸附器充压阀的同时，逐步开大下塔液氮进上塔阀HCV1到60%，关小液空进上塔阀FCV1到40%，液空进上塔流量FCV1到4500 Nm3/h左右。

逐步关小进粗氩塔Ⅱ液空阀LCV702，开度由80%减至75%，氩馏分流量FI701到4400 Nm3/h左右，随着粗氩塔Ⅱ的渐渐冷却，进粗氩塔Ⅱ液空阀LCV702液位稳定，粗氩塔Ⅱ阻力降低，氩含量在粗氩Ⅱ塔慢慢积聚，氩馏分流量FI701会慢慢涨到4650 Nm3/h左右，氩塔工况趋于稳定。

除上述步骤外，维护设备稳态操作的另一关键步骤是将下塔底部液空进上塔阀LCV1开度维持相对稳定，分子筛吸附器切换时适度关小下塔底部液空进上塔阀LCV1，以保证下塔液位，切换完后液位很快恢复，由此保持主塔的稳定。

4 结束语

由于全液体空分的特殊性，由下塔到上塔的液体控制阀门共有三组，下塔液氮进上塔阀HCV1、下塔底部液空进上塔阀 LCV1、液空进上塔阀FCV1。HCV1对下塔回流比起关键作用，对回流比可进行有效控制，LCV1对下塔液空液位可进行有效控制。FCV1对底部液空的纯度的控制可以起到辅助作用，其主要作用是维持下塔底部液位稳定。要保证下塔液位的稳定，避免出现气液夹带的现象，从而保证上塔工况的稳定，必须处理好这三者的关系，保证4000 m3/h全液体空分的正常运行。

［1］李化治.制氧技术 ［M］.北京:冶金工业出版社，2009.