空分装置粗氩塔投用及氮塞处理

徐明珠,杨庆柱

摘要：空分设备循环水电导率超标的原因很多。如果电导率超过标准，可能有一个或多个原因。通过分析和适当的措施，一个离子交换器产生水的能力是原始离子的两倍。而循环水的电导率控制在不超过3000μcm/cm。这不仅降低了软化器再生时NaCL的用量，还减少了离子交换树脂的补充量，从而节约了设备维护材料的成本。

关键词：分装置;粗氩塔投用;氮塞;粗氩馏分;原因分析;操作调整;注意事项

引言

原始氩冷凝器底部的原始氩液体通过蠕动管道进入精炼的氩塔顶部，作为回流流体的一部分。作为热源，在下一个塔的顶部安装有0.43 MPa氮的精炼氩汽化器，安装在精炼氩塔的底部，以上升蒸汽的形式蒸发下面的精炼氩液体。顶部安装了一个精炼氩冷凝器，其下一列液氮作为冷源，上升蒸汽凝结成液体，用作精炼氩塔的主要回流液体，用于整流。精制的氩电容器的氩侧上部含高氮量的气体通过E751加热器后泵送，下部含氧量小于2×10-6、含氮量小于3×10-6的液体氩产物进入液体氩储罐。

1、氩系统氮塞的简介

氮气塞是影响空分设备氩气生产系统稳定运行的最常见缺陷。氮气堵塞是由于多余的氮气与氩气馏分一起进入氩气生产系统的一些原因，从而减小了粗氩气冷凝器热交换侧之间的温差，使得氩气侧的气体无法液化。积累的氮气占用了粗氩冷凝器的换热面积，导致粗氩冷凝器无法正常工作，严重影响了氩气生产系统的正常运行。在粗氩塔正常运行期间，有时粗氩塔的电阻会突然下降，并且粗氩组分也会发生变化，导致粗氩含量降低，甚至粗氩塔的氧含量也增加。如果粗氩塔发生氮气堵塞，轻氩将影响纯氩产量，重氩将停止工作，影响氩气开采设备的正常运行，给企业造成很大的经济损失。氮污染严重，甚至影响主塔的运行状态和空分设备的正常运行，严重影响企业的经济利益。

2、空分装置及粗氩塔系统概况

2.1空分装置流程

空分装置的生产原理主要是利用空气中各组成部分的不同挥发性，通过低温整流将空气冷凝成液体，然后分离氧气、氮气和氩。空气在空气压缩机的压力下，然后杂质被空气冷却塔冲洗掉，压缩空气中的水和二氧化碳被分子筛吸附，然后被空气助推器在压力下产生，再分成两条路径:一条路径被助推器进一步压缩，被高压平板换热器冷却，为了膨胀和冷却，引入膨胀机，然后被送到整流塔的下塔；其他方法承受着高达6.2MPa的压力，与高压板换热器进行热交换后，通过减压节流冷却，朝向整流塔的下塔。由于液氧、液态氩和液氮的沸点不同(氮气蒸发温度为氩>氧气>冷凝温度为氧气>氩>氮气)，通过整流和氮气净化，从整流塔下塔顶部获得纯度为99.99 %的氮气。纯度99.7 % >液氧是从整流塔上部塔的底部获得的。液氧由液氧泵加压，然后由高压板换热器换热后送到气化系统，最高可达30℃。氩的原料馏分从精馏塔的牵引段富含氩的区域的这个下部提取出来，引入潮湿的氩塔进行进一步分离，获得纯度约95%的氩，释放到大气中。

2.2粗氩馏分的抽取位置

精馏塔上部塔有两个氩气富集区，一个在塔上部的精馏段，另一个在塔下部的汽提段。蒸馏段的整个富氩区包含氮、氧和氩，使得氩难以分离。由于液态氩和液态氧的沸点接近，蒸馏段富氩区的氩含量明显低于汽提段。汽提段富氩区的上部包含氮气、氩气和氧气，而下部仅包含氧气和氩气，从而易于分离。因此，颌骨氩气馏分的出口孔应位于上部塔下部剥制段氩气密度区内氩气馏分含量最大(略低)的位置，颌骨氩气馏分的氮气含量应控制在0.6%以下。

3、氩系统故障现象

2013年5月26日，为了修理空气压缩机装置，空气分离装置暂时中断。6月3日16:00，主塔的运行逐渐稳定，设备的冷却能力充足后，氩系统开始运行。所有调试工作都按照规范进行，但液体氩泵正常工作，如果将原始氩缓慢发送到原始氩的塔I，原始氩流量计将大幅波动，达到总规模。当场确认潮湿的氩通风阀排出液体，流量非常高。虽然采取了一些措施，如增加膨胀机的冷却能力、控制原料氩冷凝器的负载、减少阀门的排放，但是阀门仍然排出液体，原始氩塔II没有逆流的迹象，底部的流体水平缓慢下降。由于阀门不断向外释放液体，整个装置的冷却能力太短，冷平衡受到阻碍，各塔的流体水平逐渐降低。由于原始氩塔II的底部没有液体回流添加剂，液体水平下降到0，液体氩泵停止工作，氩系统无法正常工作。

4、氮塞的经过及处理

4.1氮塞的经过

煤化学空气分离装置自试运行以来，运行非常稳定。2018年初，由于后续化学系统的生产瓶颈，化学系统的负荷保持在70%-85%。一个空分设备的氧气输出约为43，000 m3/h，由于负荷低，我们没有使用粗氩塔。2018年5月，系统测试完成，重新启动后，系统负载逐渐恢复到100%。粗氩塔被用来增加氧气产量，系统运行在早期一直是稳定的。2018年7月16日20:00时，空气分离器发现，原油氩塔的压力差逐渐从5.85千帕降至3.60千帕，原油氩冷凝器的液位从613毫米降至536毫米，主冷却塔的液位从2800毫米降至2，700毫米初步确定，生氩塔有一些氮气阻塞，氧气产量不会因系统负荷而随时间而减少。约4000 m3/h低压氮气通过备用液氮系统输送到低压氮气管网。液氮取液阀的开度从90%降低到65%，液-空气阀的开度从19%降低到2%，减少了氮气产品的提取量。氮产量从32000立方米/小时降至28000立方米/小时，其余方面没有调整。系统运行条件明显改善。同一天21:13，粗氩塔的压力差降至0.45千帕，氮气堵塞情况恶化。然后，操作人员用粗氩冷凝器关闭了富氧液体阀，原油氩塔停止工作，低压板式换热器中粗氩阀的开度从35%提高到48%，增加了粗氩的排放。然而，系统中的氧气负荷没有减少，因此主冷却液液位从2800毫米急剧下降到2345毫米，粗氩塔液位下降到2，645毫米。之后，经过一系列工作调整，系统运行正常，负载在2小时后恢复。

4.2操作调整及注意事项

(1)精馏塔上部柱中氩的富集没有记录。随着氧氮产物纯度的变化，柱顶部氩的分布也将发生变化，氩的原料分数的组成也将发生变化。(2)主冷却剂水平的波动也影响氩的粗质量分数的组成和数量。经验表明，当主冷却剂水平的波动范围为5 ~ 10厘米时，原始氩塔会有明显的反应。(3)注意氩的粗质量分数的氮含量。当氩的原料分数的氮含量超过0.6 %时，不仅馏分的凝结复杂，而且原始氩的氮含量增加，影响精炼氩塔的运行。一般来说，氩的粗质量分数的氮含量不能超过0.6 %。(4)在较高的环境温度下，始终打开空压机叶片的进气导向，再生分子筛，防止制冷室气体体积减少导致生氩塔的氮塞重复。(5)原始氩电容器的负载增加时，操作缓慢。操作太快可能会导致不愉快的结果，还可能导致整个系统的操作状态波动。

结束语

粗氩塔氮塞事故的发生和处理使我们认识到，当空分装置在高负荷下工作时，应注意冷箱的材料平衡，以防止整流塔上塔的氩富集区向下移动。为了避免氮气堵塞。同时，在处理氮塞事故时，禁止粗心和小心谨慎，为防止系统退化，处置必须是决定性的。

参考文献：

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