制氧厂氩气不达产的原因及改进措施

吴魏国 翟艳飞 郭孝武

(河南豫光金铅股份有限公司, 河南 济源 454650)

制氧厂氩气不达产的原因及改进措施

吴魏国 翟艳飞 郭孝武

(河南豫光金铅股份有限公司, 河南 济源 454650)

介绍了制氧厂氩气制备系统的操作流程，分析了氩气产量低的原因。通过实践，调整了氩馏份使氩产量得到了提高。

控制; 氩馏份; 氩产量

河南豫光金铅股份有限公司制氧厂KDON(Ar)-10000/3600/320型空分设备于2009年年底投产。该套空分设备采用分子筛净化、增压透平膨胀机、膨胀空气入上塔和全精馏无氢制氩常规外压缩流程, 上塔、粗氩塔和精氩塔采用规整填料塔,下塔采用筛板塔。氩气平均产量约300 Nm3/h,达不到设计值320 Nm3/h。通过不断摸索、探讨与实践，目前氩产量已经超过设计值，为公司创造了一定的经济效益。

1 氩气生产流程简介

从上塔的中下部抽出约12 100 m3/h、含氩8%～10%、含氮量小于0.05%的氩馏份，经粗氩塔初步精馏得到含氧小于2 ppm的工艺氩，再进入精氩塔中除去氮组分，得到含氮小于3 ppm的液氩产品。

全精馏无氢制氩系统流程如图1所示。空分设备投产后，氩气平均产量约300 Nm3/h,达不到设计值320 Nm3/h，影响了公司的经济效益。

2 产量达不到设计值的原因检查与分析

2.1 设计是否合理

常见设计失误造成氩气产量低的原因有：①加工空气量不足引起氩馏份量FIC703少；②氩馏份抽口位置选择不合适；③粗氩冷凝器负荷小等。现场实际操作数据显示加工空气量为54 000 Nm3/h，氩馏份量为12 100 Nm3/h，氩馏份浓度为9%，粗氩冷凝器换热温差小于2 ℃，均达到了设计数据。因此可排除设计不合理的可能。

图1 全精馏无氢制氩系统流程图

2.2 工况是否干扰

来自下塔的液空进粗氩塔冷凝器造成V3阀定位器振荡等也可能造成氩产量低。经查无氢制氩系统中各参数的曲线均很平稳；而实际氩产量300 Nm3/h低于设计值也是稳定的；V3阀调至手动亦未出现振荡情况。因此以上因素也可排除。

2.3 氩馏份浓度及粗氩量是否匹配

进入粗氩一塔中的氩馏份气体成份包括氩气、氧气、氮气。通过精馏，经粗氩一塔、粗氩二塔后除去大部分氧气，经过精氩塔后除去大部分氮气，从而得到氩气。由于氩馏份中的含氩量随氧纯度的降低而增加，氧气纯度变化0.1%，氩馏份中的含氧量就变化0.8%～1%。如果氩馏份中含氧量降低，将导致粗氩产品含氧量降低，氩馏份升高，氩的提取率提高。若氩馏份中含氮量过高，将使粗氩冷凝器中温差减小，这样粗氩冷凝量减少或不冷凝，粗氩塔无法正常工作。因此氩馏份的浓度对氩的产量有很大影响。

根据以上分析，尝试缓慢提高氩馏份，缓慢降低氩馏份中含氧量。当氩馏份靠近设计值9.5%、氩馏份流量12 100 Nm3/h时，粗氩一塔、粗氩二塔工作正常，而精氩塔频繁出现氮塞无法正常工作的现象，说明氩馏份中含氮量超标。又降低氩馏份流量，适当提高氩馏份量，调整前后的工况参数见表1。

由以上分析可知，调整前氩馏份中含氩量12 000×9%=1 080，调整后11 200×10%=1 120，精氩塔未出现氮塞现象，所以提高氩馏份中的氩含量才可能增加氩的产量。在进入空分系统的加工空气量一定时，增大从上塔取出的氧气量，适当降低氧产品的纯度，则上塔提馏段的富氩区下移，氩馏分中的氩含量会增加，而污氮气中的氧、氩含量则减少。但氧产品的取出量过大，氧纯度会不合格；而对于氩馏分来说，如果氧产量和氩产量之和过大，则氮组分就容易进入氩馏分中，这将使氩馏份中的氮含量超标，严重时引起粗氩冷凝器氮塞，使氩塔和主塔的工况被破坏。

表1 调整前后工艺参数 Nm3/h

3 操作实践

在实际操作时，应缓慢地进行小幅度调整，同时注意把握各相关参数的变化趋势，并且要留有一定余地，以防止由于分子筛吸附器切换等原因引起工况波动时，造成氧纯度降低，甚至制氩系统工况的紊乱。调整后的稳定运行说明这种调整是正确的，产量确实增加了。

4 结束语

通过此次调整，在氧氮产品的产量、质量和氩产品的质量基本保持不变的情况下，氩产品的产量有了较大幅度的提高，取得了可观的经济效益。下一步将继续摸索与实践，把各参数控制在最佳范围内，力争将氩系统操作的更好。

Reasons of Lower Argon Productivity and Its Improvement Measures in Oxygen Plant

WU Wei-guo, ZHAI Yan-fei, GUO Xiao-wu

The operation process of argon preparation system of oxygen plant was introduced, and the reasons of low argon yield were analyzed. The argon yield was increased by adjusting the argon distillate.

control; argon distillate; argon output

2013-03-20

吴魏国(1981—)，男，河南信阳人，大专，工程师，高级深冷气体分离工。从事空分工程项目建设管理工作。

TQ116

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1008-5122(2014)01-0022-02