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空分裝置制氬操作比較復雜?

2019-06-10


全精餾制氬就是在粗氬塔中進行氧一氬分離,直接得到氧含量小于1×10-6 的粗氬,在精氬中再進行氬一氮分離,得到純度為99.999%的精氬產品。
 
隨著空分技術的飛速發展和市場的需求,越來越多的空分裝置采用了無氫制氬流程來制取高純度氬產品。但由于制氬操作相比較復雜,很多的帶氬空分裝置沒有提氬,一些投運氬系統的裝置由于用氧工況的波動,操作水平的限制等因素造成運行狀況不盡如人意。通過以下淺顯步驟說明,使操作人員能夠對無氫制氬有個基本了解!
 
制氬系統的調試
 
* 全開工藝氬出粗氬塔進精氬塔前放空閥V766;粗氬塔I底部液體吹除、排放閥V753、754(需24~36小時)。
* 全開工藝氬出粗氬塔I去精氬塔閥V6;精氬塔頂部氬側不凝氣排放閥V760;精氬塔、精氬量筒底部液體吹除、排放閥V756、V755(預冷精氬塔可與預冷粗氬塔同時進行)。
 
檢查氬泵
 
* 電控系統――接線、控制、顯示是否正確;
* 密封氣――壓力、流量、管路是否正確且不漏氣;
* 電機轉動方向――點動電機,確認轉動方向正確;
* 泵前后配管――檢查確認管路系統通暢。
 
全面檢查氬系統儀表
 
① 粗氬塔I、粗氬塔II塔阻力(+)(-)壓管、變送器及顯示儀表是否正確;
② 氬系統所有液位計(+)(-)壓管、變送器及顯示儀表是否正確;
③ 所有壓力點取壓管、變送器及顯示儀表是否正確;
④ 工藝氬流量FI-701(孔板在冷箱內)(+)(-)壓管,變送器及顯示儀表是否正確;
⑤ 檢查所有自動閥門及其調節、連鎖是否正確。
 
主塔工況調整
 
* 在保證氧純度的前提下拉大氧氣產量;
* 控制下塔富氧液空36~38%(液氮節流進上塔閥V2);
* 在保證主冷液面的前提下減小膨脹量。
 
粗氬塔積液
 
* 進一步預冷至氬塔溫度不再下降的前提下(吹除、排放閥已關閉),微開(斷續)液空節流進粗氬塔I冷凝蒸發器閥V3,使粗氬塔冷凝器間斷工作產生回流液體,將粗氬塔I塔填料冷透,并積聚在塔底一部分;
提示:初次開V3閥時密切注意PI-701壓力的變化不要劇烈波動(≤60KPa);觀察粗氬塔I底部液位LIC-701液位的從無到有,一旦漲到1500mm~滿量程之間時,結束預冷關閉V3閥。
 
預冷氬泵
 
* 開泵前截止閥;
* 先開泵前吹除閥V741、V742冷泵前管道;
* 微開(斷續)泵后吹除閥V737、V738直至液體連續噴出。
提示:此項工作首次是在氬泵供應商指導下進行;安全問題防止凍傷。
 
啟動氬泵
 
* 全開泵后回流閥,全關泵后截止閥;
* 啟動氬泵后全開氬泵后截止閥;
* 觀察泵后壓力應穩定在0.5~0.7Mpa(G)。
 
投粗氬塔
 
① 啟動氬泵后,開V3閥前,LIC-701液面會因液體損耗不斷下降,啟動氬泵后應盡快打開V3閥,使氬塔冷凝器投入工作而產生回流液體;
② V3閥開度要非常緩慢,否則主塔工況會產生大的波動,影響氧純度,粗氬塔工作后打開氬泵送出閥(開度視泵后壓力而定),最終送出閥及回流閥配合至穩定住FIC-701液位;
③ 觀察兩個粗氬塔阻力,正常粗氬塔II 為3KPa、 粗氬塔I為 6Kpa;
④ 投入粗氬時應密切觀察主塔工況;
⑤ 阻力正常后要經較長時間主塔工況才能建立,所有上述操作都應小幅、緩慢;
⑥ 初次投氬系統阻力正常后至工藝氬含氧量達標~36小時;
⑦ 氬塔工況建立初期,應減少工藝氬的取出量(15~40m³/h)以利于純度的提高,當純度接近正常時,應適當拉大工藝氬流量(60~100m³/h),否則易造成氬塔濃度梯度的失衡而影響主塔工況。
 
投精氬塔
 
① 工藝氬含氧量正常后,應逐步打開V6閥關小V766將工藝氬導入精氬塔中;
② 精氬塔液氮蒸汽閥V8全開或投自動,控制精氬塔冷凝蒸發器氮側壓力PIC-8 在45Kpa;
③ 逐漸打開液氮進精氬塔冷凝蒸發器閥V5,使精氬塔冷凝器工作負荷加大;
④ V760適當打開,投精氬塔初期可全開,正常后可控制精氬塔塔頂不凝氣排放FI-702流量在2~8m³/h;
⑤ 精氬塔PIC-760在工況稍有波動時極易出現負壓,負壓會造成冷箱外濕空氣倒吸入精氬塔中,冰凍結在管壁及換熱器表面造成堵塞,因此應杜絕負壓產生(控制V6、V5、V760開度);
⑥ 當精氬塔底部液面有~1000mm時,微開精氬塔塔底再沸器氮路閥V707和V4,視情況掌握開度,開得過大會增加PIC-760的壓力,造成工藝氬FI-701流量減小;開得太小,精氬塔壓力波動幅度較大,工況不穩定,控制PIC-760精氬塔壓力為10~20KPa最好。
 
 
氬餾份含氬量調整
 
氬餾份含氬量的多少決定了氬提取率的高低,直接影響氬產品的產量。適當的氬餾份含氬量為8~10%。影響氬餾份含氬量的因素主要有以下幾方面:
 
* 氧氣產量——氧產量越大氬餾份含氬量越高,但相應氧純度會越低,氧氣中氮含量越高,氮塞的危險性越大;
* 膨脹空氣量——膨脹空氣量越小氬餾份含氬量越高,但膨脹空氣量越小液體產品產量越小;
* 氬餾分流量——氬餾分流量即粗氬塔負荷,負荷越小氬餾份含氬量越高,但負荷越小氬產量越小。
 
氬產品產量調整
 
當氬系統工作平穩正常后,需調整氬產品產量使其達到設計工況。主塔的調整按第5條進行。氬餾份流量取決于V3閥的開度,工藝氬流量取決于V6、V5閥的開度。調整的原則應盡量緩慢!甚至可以每天增加僅各閥門1%的開度,使工況經歷純化系統切換、用氧變化及電網的波動。如氧純度、氬純度正常,工況穩定的話,可繼續增加負荷。如某工況有變壞的趨勢,說明工況已到極限,應加以回調。
 
氮塞的處理
 
什么是氮塞?冷凝蒸發器負荷下降甚至停止工作,氬塔阻力波動下降,直至0,氬系統停止工作,這種現象叫做氮塞。保持主塔工況穩定是避免氮塞的關鍵。
 
* 輕微氮塞的處理:全開V766、V760并適當減小氧產量,如能穩住阻力不再下降,當進入氬系統的氮氣排完后,全系統可恢復正常工作;
* 嚴重氮塞的處理:一旦出現粗氬阻力急劇波動,并在短時間內變成0,表明氬塔工況垮掉了,這時應全開V766、V760,全關氬泵后送出閥,全開氬泵后回流閥,全關V3,盡量使氬塔內液體留在氬塔內,以免進一步破壞氧純度適當關小氧氣產量,等主塔工況逐步恢復正常后再重新投入氬塔。
 
氬系統工況的精細控制
 
① 由于氧-氬的沸點較為接近,氧-氮的沸點差值相對較大。從分餾的難易程度上來說,調氬的困難程度遠大于調氧。上下塔阻力建立后1~2個小時氧純度可達標,而氬塔阻力建立后正常操作約需24~36小時氬中氧純度才能達標。
② 氬系統工況難建易垮,系統復雜,調試周期長,稍有不慎工況就可能在短時間出現氮塞而垮掉。如能按13條正確操作,保證氬塔中積存的氬組分的總量,再次建立粗氬塔阻力至氬中氧純度正常約需要10~15小時。
③ 操作者應對流程熟悉,并在調試過程中具有一定的前瞻性。氬系統的每次細微調整均需要較長時間才能在工況上反映出來,忌諱經常、大幅度調整工況,因此保持清晰的思路,平和的心態非常重要。
④ 氬提取率的高低受多種因素的影響。因氬系統的操作彈性小,實際操作中不可能將操作彈性繃的過緊,工況的波動對提取率非常不利。化工、有色冶煉等用氧平穩的裝置提取率比斷續用氧的煉鋼等要高;煉鋼行業多臺空分聯網要比單臺空分供氧的氬提取率高;大空分要比小空分的氬提取率高;高水平的精心操作比低水平的操作提取率要高;裝置配套水平高的氬提取率高(如膨脹機的效率;自動閥門、分析儀表的精度等)。



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