氬系統(tǒng)的優(yōu)化操作與技改

前言

從粗氬開(kāi)始投運(yùn)到精氬合格，如何縮短投運(yùn)時(shí)間，減少物料損失，冷量損失是操作的要點(diǎn)。河南豫光金鉛股份公司制氧廠先后建成四套空分，分別是4000空分，6000空分，10000空分，15000空分。對(duì)建成時(shí)間比較早的4000和6000空分操作不斷進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)操作過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)10000空分進(jìn)行一些技改，后來(lái)又根據(jù)10000空分技改后存在的缺陷對(duì)15000空分又進(jìn)行一些技改，使粗氬開(kāi)始投運(yùn)到精氬合格時(shí)間大幅縮短，物料損失，冷量損失大幅減少，以下是各個(gè)空分操作優(yōu)化過(guò)程和技改過(guò)程的總結(jié)。

一  4000，6000空分氬系統(tǒng)沒(méi)有優(yōu)化前的操作

從2001年到2005年公司先后建成了4000和6000兩套空分。因?yàn)楫?dāng)時(shí)剛剛接觸到制氧，人員操作水平處于初級(jí)階段，缺乏操作經(jīng)驗(yàn)。所以投氬過(guò)程嚴(yán)格按照廠家提供的操作規(guī)程，操作過(guò)程是：逐漸開(kāi)大粗氬冷凝器液空進(jìn)液閥V3，使冷凝器開(kāi)始工作，氬餾分在冷凝器里與液空換熱后被冷凝，并在粗氬一塔底部積起一定液位，然后啟動(dòng)液氬泵，液氬泵把粗氬一塔底部的液體打到粗氬二塔，建立起粗氬塔的穩(wěn)定工況。經(jīng)過(guò)粗氬一塔和二塔的精餾，氬餾分含氧逐漸降低，工藝氬含氧也逐漸降低。當(dāng)工藝氬含氧小于2ppm后投入精氬塔。逐漸開(kāi)大工藝氬進(jìn)精氬塔閥門(mén)V6，然后逐漸開(kāi)冷凝器進(jìn)液閥V5，冷凝器開(kāi)始工作，這些工藝氬在精氬塔冷凝器里與液氮換熱被冷凝，并在精氬塔底部積起液位，因?yàn)橥度刖珰逅熬珰逅醣容^高，所以精氬塔底部積起的液體含氧也很高，只有排掉，然后繼續(xù)積液，排液。就這樣反復(fù)很多次置換，直到精氬塔含氧小于2ppm，然后開(kāi)精氬塔進(jìn)計(jì)量筒閥門(mén)V708用液體反復(fù)置換計(jì)量筒，直到計(jì)量筒含氧小于2ppm，然后調(diào)節(jié)工況至正常。在反復(fù)置換精氬塔和計(jì)量筒過(guò)程中，需要消耗大量的液體。后來(lái)改變操作方法把精氬塔和計(jì)量筒作為一個(gè)整體，一起置換，但仍然需要消耗大量的液體。

二  4000，6000空分氬系統(tǒng)操作優(yōu)化過(guò)程

如果把這些消耗在置換上的不合格液體回收到粗氬塔，再次經(jīng)過(guò)粗氬塔精餾成為合格液氬，會(huì)減少液體排放減少損失。經(jīng)過(guò)討論后，在計(jì)量筒底部吹除閥V755與粗氬一塔底部吹除閥V753之間用金屬軟管連接起來(lái).并在V753后增加吹除閥。（圖片一）操作方法是，當(dāng)工藝氬含氧小于2ppm時(shí)，投入精氬塔，全開(kāi)精氬塔進(jìn)計(jì)量筒自動(dòng)調(diào)節(jié)閥V708，當(dāng)計(jì)量筒積起一定液位后，緩慢開(kāi)V755，并開(kāi)V753閥前吹除閥。當(dāng)吹除閥有連續(xù)液體出現(xiàn)后緩慢開(kāi)V753全關(guān)吹除閥。利用液位高差，使計(jì)量筒內(nèi)液體打到粗氬塔。

圖片1

 

這樣操作存在缺陷，因?yàn)榻饘佘浌軟](méi)有保溫，液體容易氣化，加上V753管道離氬泵進(jìn)口較近，打液過(guò)程容易造成氬泵氣蝕。引起氬工況波動(dòng)，因此這種操作方法，經(jīng)過(guò)試用一段時(shí)間后沒(méi)有被采用。

對(duì)精氬塔與計(jì)量筒的置換是對(duì)氧的置換，有人建議在工藝氬含氧合格前，先用高純氮?dú)鈱⒕珰逅c計(jì)量筒內(nèi)含氧降下來(lái)，然后再用液氬置換，以達(dá)到減少液氬損耗的目的。同時(shí)還可以縮短精氬的合格時(shí)間。方法是：在氮?dú)庵袎壕彌_罐底部吹除閥上接黑皮管，將氮?dú)庖接?jì)量筒底部吹除閥V755，使氮?dú)饨?jīng)過(guò)V755進(jìn)入計(jì)量筒與精氬塔，最后由精氬塔廢氣放空閥V760處排出。這種方法確實(shí)縮短了精氬的合格時(shí)間和減少了液體的損耗，但這種方法也存在隱患，因?yàn)榈獨(dú)鉁囟认鄬?duì)精氬塔和計(jì)量筒為高溫氣體，進(jìn)入精氬塔后，增加設(shè)備的熱應(yīng)力損壞，因此這種方法經(jīng)過(guò)試用一段時(shí)間后，沒(méi)有被采用。經(jīng)過(guò)試用氮?dú)庵脫Q后，發(fā)現(xiàn)用氣體置換可以減少冷量損失。

在工藝氬含氧降低過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)工藝氬含氧低于精氬塔含氧的情況，因?yàn)楣に嚉搴鯖](méi)有降低到2ppm，一般都直接放空扔掉。能不能把這些含氧低于精氬塔，原本放空的工藝氬引到精氬塔加以利用，同步冷卻，置換精氬塔。后來(lái)4000空分和6000空分采用工藝氬氣體置換的方法以后，使冷量損失大幅減少。

具體操作：

當(dāng)粗氬塔工況穩(wěn)定后，工藝氬含氧降低到接近精氬塔含氧時(shí)，開(kāi)工藝氬進(jìn)精氬塔閥門(mén)V6，使工藝氬進(jìn)入精氬塔，不投入冷凝器，開(kāi)精氬塔進(jìn)計(jì)量筒自動(dòng)調(diào)節(jié)閥V758，稍開(kāi)計(jì)量筒底部吹除閥V755，使工藝氬從計(jì)量筒底部吹除閥V755和精氬塔廢氣放空閥V760處排出。并用V755和V760的開(kāi)度來(lái)控制工藝氬流量。隨著粗氬塔的精餾，工藝氬含氧逐漸降低，精氬塔和計(jì)量筒里的含氧也逐漸降低。直到工藝氬含氧合格，精氬塔和計(jì)量筒里的含氧也跟著很快合格。然后再投入精氬塔冷凝器和蒸發(fā)器，調(diào)整精氬塔工況至正常。這種操作方法充分利用了原本放空的工藝氬，同步冷卻，置換精氬塔，縮短了精氬的合格時(shí)間，同時(shí)，置換過(guò)程中沒(méi)有投入冷凝器，使冷量損失也降低了。直到現(xiàn)在4000，6000空分一直采用這種置換方法。

三 10000空分的技改

2010年，公司投建10000空分，總結(jié)4000，6000空分精氬塔計(jì)量筒往粗氬塔打液失敗的原因，對(duì)10000空分進(jìn)行以下技改。

（1）把打液的管道走到冷箱內(nèi)部，讓管道在冷箱內(nèi)進(jìn)行保溫，并用閥門(mén)V704控制打液；                                   

（2）液體回粗氬塔位置設(shè)置在液氬泵泵后液體回流閥V701后。目的是遠(yuǎn)離氬泵進(jìn)口，防止氣蝕。

                                圖片2

 

經(jīng)過(guò)這些改造后，理論上解決了打液造成液氬泵氣蝕的問(wèn)題 。但使用時(shí)又出現(xiàn)新的隱患，因?yàn)樾录庸艿篮烷y門(mén)走在冷箱內(nèi)部，一旦V704閥門(mén)泄露，不好處理，會(huì)造成粗氬塔與精氬塔一直處于連通狀態(tài)，使粗氬塔含氧高的氣體竄進(jìn)精氬塔造成污染。因?yàn)橛羞@個(gè)顧慮，10000空分雖然進(jìn)行了改造，卻一直沒(méi)有使用過(guò)，直到現(xiàn)在10000空分置換精氬塔與計(jì)量筒一直沿用4000，6000空分置換方法。

四  15000空分的技改

2013年，公司投建15000空分，吸取10000空分精氬塔往粗氬塔打液管道，閥門(mén)的設(shè)計(jì)缺陷，經(jīng)過(guò)再三討論研究，決定對(duì)15000空分打液管道設(shè)計(jì)上進(jìn)行再次改造。

在粗氬一塔與粗氬二塔之間氣相進(jìn)氣管道上引一根DN25的吹除管道至塔外，并在塔外這跟管道上串接兩個(gè)閥門(mén)V751A和V751B。（正?？坷镞呴y門(mén)V751A保持常開(kāi)，用靠外邊閥門(mén)V751B控制開(kāi)關(guān)，一旦V751B故障，可全關(guān)V751A，方便對(duì)V751B檢修。）精氬塔計(jì)量筒底部吹除管道也串接兩個(gè)閥門(mén)V755A和V755B。這兩根吹除管道在塔外用管道相連接。并在相連管道上安裝吹除閥。操作方法也做了一定改變。

圖片三

 

 

操作方法：

投入粗氬工況，當(dāng)粗氬塔工況穩(wěn)定后，直接投入精氬塔。開(kāi)工藝氬進(jìn)精氬塔閥門(mén)V6，開(kāi)冷凝器進(jìn)液閥V5，冷凝器開(kāi)始工作，全開(kāi)精氬塔進(jìn)計(jì)量筒自動(dòng)調(diào)節(jié)閥V708，使冷凝的液體直接進(jìn)入計(jì)量筒。當(dāng)計(jì)量筒積起一定液位后，緩慢開(kāi)計(jì)量筒底部吹除閥V755B，開(kāi)粗氬一塔與粗氬二塔之間氣相進(jìn)氣管道上吹除閥V751B，計(jì)量筒底部不合格液體緩慢進(jìn)入粗氬塔。計(jì)量筒底部液體打完后，關(guān)V755和V751，開(kāi)管道上吹除閥，排凈管道內(nèi)存留液體，防止液體氣化，損壞管道。隨著氬塔的精餾，工藝氬含氧逐漸降低，計(jì)量筒里的液體含氧也逐漸降低。這些不合格液體間斷的被打到粗氬塔，直到計(jì)量筒內(nèi)液體含氧合格。然后調(diào)節(jié)精氬塔工況至正常。

 15000空分經(jīng)過(guò)這些技改后具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）管道和閥門(mén)接在冷箱外，一旦泄露，容易發(fā)現(xiàn)，處理；

（2）吹除閥出冷箱閥門(mén)都是串聯(lián)兩個(gè)，靠里邊閥門(mén)保持常開(kāi)，用靠外邊閥門(mén)控制開(kāi)關(guān)，如果閥門(mén)故障，可關(guān)閉靠里邊閥門(mén)，對(duì)外邊閥門(mén)進(jìn)行檢修；

（3）置換精氬塔，計(jì)量筒液體全部回收至粗氬塔，使冷量損失，物料損失降到最低；

（4）精氬塔計(jì)量筒液體回粗氬塔位置在氣相管道上，離氬泵進(jìn)口比較遠(yuǎn)，打液過(guò)程快慢只影響粗氬塔底部液位，只要控制好氬泵往分餾塔的打液速度，對(duì)粗氬塔工況與主塔工況沒(méi)有影響；

（5）經(jīng)過(guò)粗氬塔精餾的工藝氬含氧逐漸降低，這些含氬相對(duì)高的工藝氬氣體進(jìn)入精氬塔，被精氬塔冷凝后又返回粗氬塔，使粗氬的含氬量快速增加，加快了粗氬的濃縮速度，大大縮短了工藝氬的合格時(shí)間；

（6）粗氬工況穩(wěn)定后直接投入精氬塔，工藝氬含氧逐漸降低過(guò)程中，同步置換精氬塔，當(dāng)工藝氬含氧合格后，精氬塔與計(jì)量筒含氧也跟著很快合格，縮短了精氬的合格時(shí)間。

五  結(jié)束語(yǔ)

15000空分經(jīng)過(guò)這些技改后，從粗氬開(kāi)始投運(yùn)到精氬合格時(shí)間與其他空分相比較提前十個(gè)多小時(shí)，大幅縮短了氬的投運(yùn)時(shí)間。從節(jié)能降耗方面也充分發(fā)揮了優(yōu)越性。不僅表現(xiàn)在投氬過(guò)程中，在正常工況維護(hù)中，如果氬工況出現(xiàn)惡化影響純度，也可以直接把計(jì)量筒內(nèi)不合格液體返回粗氬塔，經(jīng)過(guò)再精餾得到合格工藝氬再進(jìn)入精氬塔，使損失降到最低。