河南开祥精细化工有限公司28000m³/h空分设备制氩系统优化操作

郭彪

摘要：针对夏季高温天气对河南开祥精细化工有限公司28000m³/h空分设备制氩系统的影响，通过采取延长分析筛充压时间、提高精馏塔下塔液空纯度、调控分子筛充压时间避开进塔气量最低时间段等措施来保证空分制氩系统和整个空分装置的安全稳定运行。

关键词：空分设备;充压速率;进塔气量;制氩系统

河南开祥精细化工有限公司28000m³/h空分设备由四川空分设备集团制造，采用分子筛净化，增压膨胀和全精馏无氢制氩内压缩流程。制氩系统主要设备有：粗氩Ⅰ塔、粗氩Ⅱ塔、纯氩塔、粗氩Ⅱ塔冷凝器、纯氩塔冷凝器、纯氩塔蒸发器和两台液氩泵。制氩系统流程为从主塔氩馏分提取段抽出含氩量9%-12%的氩馏分直接进入粗氩Ⅰ塔下部，粗氩Ⅰ塔底部的液体返回上塔参与精馏，在粗氩Ⅰ塔顶部得到含氧量小于3%的粗氩进入粗氩Ⅱ塔底部进行精馏，在粗氩Ⅱ塔底部得到的粗液氩经液氩泵加压后送往粗氩Ⅰ塔;在粗氩Ⅱ塔进一步氧氩分离，粗氩Ⅱ塔顶部得到氧含量小于2PPm的粗氩气，一部分粗氩气被冷凝器冷凝下来，作为粗氩Ⅱ塔回流液;另一部分粗氩气送往纯氩塔，在纯氩塔顶部一部分氩气经纯氩冷凝器冷凝下来，作为回流液进行精馏，在纯氩塔底部得到含氧≦2PPm，含氮≦3PPm的液氩，一部分作为产品送往贮槽外，其余的与蒸发器内中压氮气换热气化作为上升气参与纯氩塔精馏。高温天气下，受制于循环水温高且外界空气湿度大的因素，导致进精馏塔的加工空气量偏少，使得外送氧量与进精馏塔的气量不是很匹配，导致粗氩气中氮含量增加，这会造成精氩塔甚至粗氩塔氮塞，严重威胁着氩系统乃至全系统的安全稳定运行，通过采取相关措施后，实现了制氩系统和全系统的安全稳定运行。

1.减慢分子筛充压速率，降低分子筛充压对制氩系统的影响

河南开祥精细化工有限公司分子筛纯化系统包含两台卧式双层床分子筛纯化器，整个分子筛运行周期为8小时，单台分子筛工作4小时，再生4小时，一台分子筛工作时，另一台再生。再生包含卸压，加热，冷吹，充压，并列运行5个步骤。其中正常充压时间为16分钟，充压期间进塔气量下降量为6000m³/h。正常运行时，空分装置最佳进塔气量为130000 m³/h（夜间），白天随着外界气温和循环水温的不断升高，进塔气量最低能够掉至121000 m³/h，因全天外送氧量控制在23000 m³/h，根据物料守恒和提取率计算可知，抽取氧量与能够提取的氧量已经持平，若遇到分子筛充压，进塔气量的下降将会造成抽取氧量与能够提取的氧量不匹配，另外因分子筛充压造成系统压力和进塔气量的下降导致精馏塔上塔氩馏分富集区整体下移从而造成液氧纯度的下降影响氩馏分，继而影响制氩系统的稳定运行。通过关小分子筛充压阀，将分子筛充压时间由16分钟延长至30分钟，使得分子筛充压阶段，进塔气量下降量只有1500 m³/h，空冷塔出口压力也只会下降4KPA，从而保证了精馏塔内组分梯度的稳定，避免因充压造成氩馏分上升过高过快，从而影响制氩系统的稳定运行。

2.通过调整分子筛再生时间，调控分子筛充压时间避开进塔气量最低时间段

夏季高温天气，一天之中进塔气量在早晨8点之后便开始缓慢下降，10点时为一下降阶段，12点之后气量又一下降阶段，14点30分至15点30分为进塔气量最低时，本套空分设备分子筛充压时恰好赶在此阶段（如1号分子筛充压为15点，2号为19点），1号分子筛充压时间段对系统的影响极大，气量降低过大，造成精馏塔上塔氩馏分富集区整体下移，氩馏分中含氮量增大，进入粗氩塔和精氩塔后，使得冷凝器的温差减小，甚至不工作，极易造成氩塔氮塞的发生。通过适当增加加热和冷吹的时间（加热延长5分钟，冷吹延长10分钟），分子筛一个完整运行周期就向后推迟30分钟，经过3个完整的分子筛运行周期，分子筛充压时间段就避开了进塔气量最低时（如1号分子筛充压为16点45分，2号为21点），此时将两台分子筛再生时间调回原时间，这样两台分子筛充压时间就永远避开了进塔气量最低时，稳定的保证了制氩系统的稳定运行。

3.根据进塔气量的变化趋势，提前恰当的调节膨胀机负荷

膨胀机制冷量应与进塔气量相匹配，这样才能保证产品纯度在正常指标范围之内。进塔气量一般在8点之后缓慢下降，14点30分至15点30分为最低，19点之后缓慢上涨。因此，结合日常调节系统经验，制定膨胀机与进塔气量相匹配的变负荷调节措施，让岗位人员参照该措施调节。白班（8点—16点）接班后缓慢降低膨胀机负荷，逐步开大膨胀机回流阀（白班回流阀开度控制在50%-70%，中抽气量维持在22000-22800 m³/h），中班（16点-24点）膨胀机负荷控制为（回流阀开度控制在45%-60%，中抽气量维持在22500-23500 m³/h），夜班（00点-08点）膨胀机负荷控制为（回流阀开度控制在40%-50%，中抽气量维持在23000-24000 m³/h）。通过上述措施，有效的保证了下塔液空纯度的稳定，在上塔塔板数目和塔板效率不变的情况下，保证了液氧纯度的稳定，从而保证了氩馏分和制氩系统的稳定运行。

4.根据进塔气量和氩馏分的变化情况，恰当的调节精氩塔的负荷

白天随着进塔气量的不断下降，加上人为调节的滞后，氩馏分会升高。通过加大精氩抽取量能够降低氩馏分，但又因氩馏分的升高会造成氩馏分中氮含量的相对增加，因此过多的氮就会进入精氩塔，超过精氩塔的处理能力后就会造成精氩冷凝器内积聚过多的氮，从而引起精氩氮塞，若处理不及时还会造成粗氩氮塞。通过采取抽取同等量的精氩气，但让部分放空，减少进精氩塔的量，可以有效地保证精氩塔和粗氩塔的安全。待进塔气量逐步升高且氩馏分降低时可以逐步收小放空量，加大进精氩塔的量。此项措施的采取，可以有效保证精馏塔和氩塔的安全。

5.结束语

在化工企业中，系统的稳定运行非常重要，尤其是单套系统运行的企业。只有对出现的问题进行研究，采取合理有效地措施，才能够保证整个系统的安全穩定优质运行。

参考文献：

[1] 汤学忠 ，顾福民 .新编制氧工问答 [M].北京：冶金工业出版社 ，2003 .