郭彪

摘要：針對夏季高溫天氣對河南開祥精細(xì)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(shí)間、提高精餾塔下塔液空純度、調(diào)控分子篩充壓時(shí)間避開進(jìn)塔氣量最低時(shí)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(yùn)行。

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

河南開祥精細(xì)化工有限公司28000m3/h空分設(shè)備由四川空分設(shè)備集團(tuán)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(jìn)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(jìn)入粗氬Ⅱ塔底部進(jìn)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(jìn)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(jìn)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?dú)鈸Q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(dǎo)致進(jìn)精餾塔的加工空氣量偏少，使得外送氧量與進(jìn)精餾塔的氣量不是很匹配，導(dǎo)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(yán)重威脅著氬系統(tǒng)乃至全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，通過采取相關(guān)措施后，實(shí)現(xiàn)了制氬系統(tǒng)和全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(xì)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(yùn)行周期為8小時(shí)，單臺分子篩工作4小時(shí)，再生4小時(shí)，一臺分子篩工作時(shí)，另一臺再生。再生包含卸壓，加熱，冷吹，充壓，并列運(yùn)行5個步驟。其中正常充壓時(shí)間為16分鐘，充壓期間進(jìn)塔氣量下降量為6000m3/h。正常運(yùn)行時(shí)，空分裝置最佳進(jìn)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(jìn)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(jì)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(jìn)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(jìn)塔氣量的下降導(dǎo)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(yùn)行。通過關(guān)小分子篩充壓閥，將分子篩充壓時(shí)間由16分鐘延長至30分鐘，使得分子篩充壓階段，進(jìn)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(yùn)行。

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

夏季高溫天氣，一天之中進(jìn)塔氣量在早晨8點(diǎn)之后便開始緩慢下降，10點(diǎn)時(shí)為一下降階段，12點(diǎn)之后氣量又一下降階段，14點(diǎn)30分至15點(diǎn)30分為進(jìn)塔氣量最低時(shí)，本套空分設(shè)備分子篩充壓時(shí)恰好趕在此階段（如1號分子篩充壓為15點(diǎn)，2號為19點(diǎn)），1號分子篩充壓時(shí)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(jìn)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(dāng)增加加熱和冷吹的時(shí)間（加熱延長5分鐘，冷吹延長10分鐘），分子篩一個完整運(yùn)行周期就向后推遲30分鐘，經(jīng)過3個完整的分子篩運(yùn)行周期，分子篩充壓時(shí)間段就避開了進(jìn)塔氣量最低時(shí)（如1號分子篩充壓為16點(diǎn)45分，2號為21點(diǎn)），此時(shí)將兩臺分子篩再生時(shí)間調(diào)回原時(shí)間，這樣兩臺分子篩充壓時(shí)間就永遠(yuǎn)避開了進(jìn)塔氣量最低時(shí)，穩(wěn)定的保證了制氬系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.根據(jù)進(jìn)塔氣量的變化趨勢，提前恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)膨脹機(jī)負(fù)荷

膨脹機(jī)制冷量應(yīng)與進(jìn)塔氣量相匹配，這樣才能保證產(chǎn)品純度在正常指標(biāo)范圍之內(nèi)。進(jìn)塔氣量一般在8點(diǎn)之后緩慢下降，14點(diǎn)30分至15點(diǎn)30分為最低，19點(diǎn)之后緩慢上漲。因此，結(jié)合日常調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，制定膨脹機(jī)與進(jìn)塔氣量相匹配的變負(fù)荷調(diào)節(jié)措施，讓?shí)徫蝗藛T參照該措施調(diào)節(jié)。白班（8點(diǎn)—16點(diǎn)）接班后緩慢降低膨脹機(jī)負(fù)荷，逐步開大膨脹機(jī)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(diǎn)-24點(diǎn)）膨脹機(jī)負(fù)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(diǎn)-08點(diǎn)）膨脹機(jī)負(fù)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(yùn)行。

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

白天隨著進(jìn)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(jìn)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(shí)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(jìn)精氬塔的量，可以有效地保證精氬塔和粗氬塔的安全。待進(jìn)塔氣量逐步升高且氬餾分降低時(shí)可以逐步收小放空量，加大進(jìn)精氬塔的量。此項(xiàng)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(yùn)行非常重要，尤其是單套系統(tǒng)運(yùn)行的企業(yè)。只有對出現(xiàn)的問題進(jìn)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(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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