第27卷第2期長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)Vol 27 No. 22013年3月JOURNAL OF CHANGSHA UNIVERSITYMar.2013空分常見(jiàn)“氮塞”故障分析及排除祝桂兄!,李強(qiáng)2,趙彪2(1.青海鹽湖工業(yè)股份有限公司發(fā)展分公司,青海格爾木8160002.青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司,青海格爾木816000)摘要:空分產(chǎn)品氧取出量過(guò)大、上塔主冷中液氧液位過(guò)高或下塔液空純度過(guò)低等異常都會(huì)引發(fā)“氮塞”故障,給氬系統(tǒng)的精餾工況,甚至企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)很大影響.對(duì)空分行業(yè)多種常見(jiàn)“氮塞”故障進(jìn)行了分析,并提出了相應(yīng)的排除方法關(guān)鍵詞:空分;氮塞;氬系統(tǒng)中圖分類號(hào):TQ64+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1008-4681(2013)02-0029-02“氮塞”的產(chǎn)生往往是氬餾分中氮含量過(guò)高所引起的,即在一個(gè)較低的水平,其位置一般設(shè)計(jì)在富氬區(qū)靠下一些2大量的氮隨氬餾分進(jìn)入粗氬塔冷凝器,由于氮組分在粗氬塔粗氬放空廢氣放空冷凝器中是無(wú)法冷凝的,所以粗氬塔冷凝器的大量換熱面積精塔被其侵占,嚴(yán)重影響了氬的冷凝,形成“氮塞”.氬系統(tǒng)出現(xiàn)粗氳氮塞”,會(huì)影響氬的產(chǎn)量和純度,如不及時(shí)消除,還會(huì)導(dǎo)致氬系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)工作,從而給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失氬系統(tǒng)的“氮塞”已成為空分行業(yè)中常見(jiàn)的操作故障之一.嚴(yán)壽鵬對(duì)“氮塞”進(jìn)行了詳細(xì)分類.氬系統(tǒng)發(fā)生“氮來(lái)自上的氫餾分塞”,首先應(yīng)迅速打開粗氬管路上的放空閥開大精氬塔頂?shù)男阜忠夯厣纤U氣放空閥使聚集在粗氬塔和精氬塔冷凝器冷凝側(cè)的不凝性氮?dú)庋杆倥湃氪髿?隨后,調(diào)整上塔氬餾分,使氬系統(tǒng)精餾工況重新恢復(fù)正常.精液氬采出1粗氬塔的作用在氬系統(tǒng)中,粗氬塔的作用是除去氬餾分中的氧組分制取氧含量≤2PPm的合格粗氬,為生產(chǎn)高純度的液氬產(chǎn)品圖1氬系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖奠定基礎(chǔ)由于氧、氬在常壓下沸點(diǎn)相當(dāng)接近(僅差3K),分離較困難粗氬塔的氬餾分中約有2/3的氬被回流液洗滌下“氮塞”的主要現(xiàn)象是:粗氬塔冷凝器的溫差減小,甚至的氬餾分量約為粗氬量的35-40倍另外,氧、氬的揮發(fā)度粗氬中氮含量劇增粗氬塔的阻力下降,壓力提來(lái)因此,氬餾分中的氬只有一小部分作為粗氬被提取所需降為均接近于1,因此,分離氧氫需要很多塔板相應(yīng)粗氬塔的阻3“氮塞”的產(chǎn)生原因及處理措施力較高例如篩板粗氬塔需要170~200塊塔板,相應(yīng)的阻力為51~60KPa,規(guī)整填料粗氬塔的阻力約為13KPa左右(包筆者根據(jù)長(zhǎng)期在一線生產(chǎn)車間積累的處理“氮塞”故障括粗氬塔Ⅰ、I).因此,粗氬塔精餾L況是否穩(wěn)定,對(duì)氬的產(chǎn)的工作經(jīng)驗(yàn),結(jié)合相關(guān)理論將常見(jiàn)“氮塞”故障的產(chǎn)生原因量和純度有較大影響氬系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示和處理措施做了以下系統(tǒng)性的分析與總結(jié),僅供同仁參考3.1粗氬塔冷凝器的熱負(fù)荷過(guò)低2“氮塞”現(xiàn)象及分析粗氬塔正常工況的調(diào)整目的,就是要建立最佳的氬餾分氬系統(tǒng)“氮塞”的直接原因是上塔富氬區(qū)中氮含量超標(biāo),組成及冷凝器熱負(fù)荷,提早預(yù)防“氮塞”,從而保證粗氬產(chǎn)量正常工況時(shí)氮含量應(yīng)不超過(guò)0.1%(一般氬餾分組分設(shè)計(jì)值及純度影響粗氬塔正常工況建立的主要因素,是氬餾分的為:9%-10%的氬含量90%-9%的氧含量、0%-0.06%組成及熱負(fù)荷的變化調(diào)整相氬塔冷凝器液空側(cè)的液位是改的氮含量)上塔氫餾分抽口是固定的,當(dāng)富氬區(qū)上下移動(dòng)變熱負(fù)荷的最有效方法.一般情況下,液空液位升高,粗氬時(shí)氬餾分抽口組成也相應(yīng)發(fā)生變化上塔氧產(chǎn)量增加回流塔的阻力上升,反之下降但是液空液位過(guò)高,會(huì)影響液空比增大,富氬區(qū)下移,氬餾分中氮含量提高.下塔氮產(chǎn)量增蒸發(fā)側(cè)的平均溫度,使平均換熱溫差減少,不但不能使粗加回流比減小富氬區(qū)上移氬餾分中氧含量提高所以,氬氬塔阻力提高反而會(huì)使其下降但液空液位過(guò)低會(huì)加速液餾分抽口的位置既要達(dá)到較高的氬濃度又要保證氧、氮含量空中碳?xì)浠衔锏姆e聚,不利于安全生產(chǎn),所以粗氬塔冷凝收稿日期:2012-11-12作者簡(jiǎn)介:祝桂兄(1976-),女,青海樂(lè)都人,青海鹽湖工業(yè)股份有限公司發(fā)展分公司工程師研究方向:化工預(yù)算長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)2013年3月器的液空液位要適宜,這就要求液空回流閥保持適當(dāng)開度對(duì)帶液氧噴射式蒸發(fā)器而氧氣孔板流量計(jì)在其后的流經(jīng)驗(yàn)證明,液空液位一般控制在500~800mm為宜程,當(dāng)氧產(chǎn)量投入自動(dòng),而液氧噴射量處于變化時(shí),主冷液氧3.2下塔液空純度過(guò)低抽出量因液氧在液氧噴射式蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)量不定而無(wú)法下塔的液空是提供給上塔作為精餾的原料液,因此,液確定,造成氬餾分中氮含量不好控制.這就要求液氧噴射量空純度對(duì)上塔精餾工況有著顯著的影響.對(duì)于上塔的精餾過(guò)要小,控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),閥門開度設(shè)為定值程,下塔液空純度降低,則上塔提餾段中氧含量降低,氬餾分3.8上塔操作壓力大幅降低中氮含量提髙.上塔精餾工況穩(wěn)定時(shí),下塔液氮取出量減少,對(duì)帶分子篩吸附器的流程來(lái)說(shuō),在分子篩吸附器均壓時(shí)或液氮回流閥開度增大,則液氮純度提高,液空純度降低的10-12分鐘內(nèi),因進(jìn)下塔的空氣量減少8%-9%,而氧產(chǎn)3.3產(chǎn)品氧取出量過(guò)大量不變時(shí),氬餾分中氮含量提高,為此,采取的措施一般有氧產(chǎn)量的變化對(duì)氬餾分的影響較大4.氧取出量過(guò)多,均壓閥緩慢開啟,直至全開;在吸附器進(jìn)入升壓階段前,空氧純度過(guò)低,使上塔富氬區(qū)嚴(yán)重下移,這是造成氬餾分氮含壓機(jī)導(dǎo)葉自動(dòng)開大,增加排氣量,自動(dòng)補(bǔ)充損失的空氣量量超標(biāo)的常見(jiàn)原因.氮產(chǎn)量的變化對(duì)氬餾分也有一定的影另外,在噴射式蒸發(fā)器內(nèi)對(duì)空排放液體時(shí),若采用空壓響,程度相對(duì)較小,降低氮產(chǎn)量,氬餾分中氮含量稍有提高.機(jī)后壓縮空氣作蒸發(fā)噴射氣體排液時(shí),因進(jìn)裝置空氣量減所以,應(yīng)適當(dāng)關(guān)小送氧閥,減少送氧量,同時(shí)開大送氮閥,以少,氬餾分中氮含量隨之提高.保證上塔壓力一定3.9設(shè)計(jì)不合理或設(shè)備產(chǎn)生故障3.4進(jìn)上塔的膨脹空氣量過(guò)多當(dāng)采用各種調(diào)整手段后,氬餾分的組分還是不能恢復(fù)主塔精餾工況穩(wěn)定時(shí),進(jìn)上塔的膨脹空氣量過(guò)多,會(huì)導(dǎo)正常時(shí),就要考慮設(shè)計(jì)是否合理,設(shè)備是否產(chǎn)生故障對(duì)于致膨脹空氣進(jìn)口以上段回流比減小,使氬餾分氮含量超標(biāo),設(shè)計(jì)方面應(yīng)考慮,上塔氬餾分抽口位置設(shè)計(jì)是否偏高或上塔這時(shí)應(yīng)適當(dāng)打開旁通閥,使部分膨脹空氣排入污氮管路,從液空進(jìn)料口位置設(shè)計(jì)是否過(guò)低對(duì)于設(shè)備方面應(yīng)考慮,塔板而減少進(jìn)上塔的膨脹空氣量效率是否下降,是否有塔板堵塞或傾斜、傳質(zhì)效果不好等.因3.5液空節(jié)流閥自動(dòng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定為這兩方面的因素都會(huì)使氬餾分中氮含量超標(biāo)上塔液空節(jié)流閥自動(dòng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定時(shí),氬餾分也將隨之波引起氬餾分中各組分含量發(fā)生變化的因素眾多,但產(chǎn)動(dòng)閥門開度過(guò)大,進(jìn)上塔的液空回流液增加,氬餾分中氮含品氧氣純度的變化是首要的,因此,調(diào)整氬餾分含氬量最直量超標(biāo)粗氬塔冷凝器液空節(jié)流閥自動(dòng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定時(shí),也將接的方法是調(diào)節(jié)產(chǎn)品氧氣量經(jīng)驗(yàn)證明,產(chǎn)品氧氣純度變化影響氬餾分.該閥門開度過(guò)小,上塔液空節(jié)流閥則開大,氬餾0.1%,氬餾分含氧量就要變化0.8%~1%.為了將氬餾分分中氮含量超標(biāo)因此,要經(jīng)常觀察液空節(jié)流閥自動(dòng)調(diào)節(jié)是中各組分含量控制在正常范圍內(nèi),某些公司在空分流程中設(shè)否穩(wěn)定置了氬餾分組成與產(chǎn)品氧氣量的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),如武鋼林德3.6主冷中液氧液位過(guò)高公司的3000Nm3/h空分裝置主冷中液氧液位過(guò)高,說(shuō)明進(jìn)上塔的液空回流液增加或主冷中液氧蒸發(fā)量減少,則氧純度降低,富氬區(qū)嚴(yán)重下移,相參考文獻(xiàn):應(yīng)氬餾分中氮含量超標(biāo)粗氬I塔的回流液過(guò)多,易造成主[1]嚴(yán)壽鵬粗氬塔“氮塞”的分析及處理[J.深冷技末,203,(3):冷中液氧液位突然提高、氧氣純度明顯下降對(duì)此,液氬泵去粗氬I塔的流量要穩(wěn)定,這就要求液氬泵回流閥開度穩(wěn)定,[2] Thurgood R M鄭麗碧空氣分離的進(jìn)展[J.深冷技術(shù),192,以及粗氬Ⅱ塔底部液位穩(wěn)定(2):1-13另外,粗氯Ⅱ塔底部液位指示計(jì)失靈或出現(xiàn)故障,較實(shí)13高顯杰,陳練智浩,空分設(shè)備制氨系統(tǒng)優(yōu)化操作的理論依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)際液位偏高,流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)誤導(dǎo)液氬泵回流閥,使其開[J].深冷技術(shù),2005,(4):22-24度過(guò)大,造成流入粗氬I塔的回流液迅速增加,主冷中的液4】尹超,涂后文負(fù)荷時(shí)空分裝置制直系統(tǒng)工況的形響[冂,杭州化工,2008,(2):38-39氧液位迅速提高,氧純度下降,氬餾分中氮含量超標(biāo)3.7液氧噴射式蒸發(fā)器內(nèi)液氧蒸發(fā)量過(guò)大Analysis and Removal of Nitrogen Block" Faults Common in Air SeparationZHU Guixiong, LI Qiang, ZHAO Biao(1. Development Branch, Qinghai Salt Lake Industry Co, Ltd, Golmud Qinghai 816000, China2. Chemical Branch, Qinghai Salt Lake Industry Co, Ltd, Golmud Qinghai 816000, ChinaAbstract: Nitrogen block"faults exert great negative impact on the distillation condition of argon system and even economic benefitsof enterprises. This paper analyzes multiple common"nitrogen block"faults in air separation industry and puts forward correspondingKey Words: air separation; nitrogen block argon sys(責(zé)任編校:晴川)