60000空分设备制氩系统实现稳产高产的操作

收稿日期:2005212227;修回日期:2006203222

作者简介:潘　浩(1972—　),男,高级工程师,1993年毕业于华中理工大学动力工程系低温、制冷及压缩机专业,2003年华中科技大学研究生毕业,现任武钢氧气有限责任公司运行四车间主任。

60000m 3

/h 空分设备制氩系统实现稳产高产的操作

潘　浩,周　伟,李　钧

(武汉钢铁集团氧气有限责任公司,湖北省武汉市青山区白玉山　430083)

摘要:武钢氧气公司H 台60000m 3

/h 空分设备投产初期氩气生产工况易波动、稳定性较差,

造成氩气产量未达到设计产量。通过改变工艺设计参数及工艺液体泵密封气改为氩气的方法,使氩气生产稳定,氩气平均产量达到了设计产量。

关键词:大型空分设备;制氩系统;工艺参数;液体泵中图分类号:T Q116114 文献标识码:B

Steady 2and 2high output operation of argon producing

system in a 60000m 3

Πh air separation unit

Pan Hao ,Zhou Wei ,Li Jun

[Oxygen Co 1,Ltd 1,Wuhan Iron and Steel (Group )Corp 1,Baiyushan ,Qingshan District ,Wuhan

430083,Hubei ,P 1R 1China ]

Abstract :An unsteady situation of arg on produce occurred in the earlier operation of a 60000m 3

Πh air separation unit at

Oxygen C o 1,Ltd.of Wuhan Iron and Steel (G roup )C orp 1,which resulted in an arg on output lower than the designed value.M odifications ,such as adjusting operating parameters and using arg on for the seal of liquid pum p ,have been performed.A steady arg on production was realized after the m odifications ,and the average arg on output increased up to the designed value.

K eyw ords :Large scale air separation unit ;Arg on producing system ;Operating parameter ;Liquid pum p

前　言

武钢氧气有限责任公司(以下简称:氧气公司)从林德公司引进的H 台60000m 3

/h 空分设备制氩系统采用全精馏无氢制氩流程,与氧气公司其他空分设备采用的加氢制氩流程不同。60000m 3

/h 空分设备自2005年1月正式投产以来,氩气生产很不稳定,经常中断,4～5月份氩气平均产量仅为1880m 3

/h ,远低于设计产量2150m 3

/h 。这极大地影

响了管网氩气的稳定供应和液氩产品的外销,对氧气公司全年的保产任务及利润目标的顺利完成都带来了不利的影响。后通过技术人员的共同攻关和不断改进,2005年7月后,氩气生产非常稳定,氩

气平均产量也达到了设计产量。

1　制氩系统工艺流程

60000m 3

/h 空分设备是我国目前最大的连续性

全提取空分设备,采用降膜式主冷,压力塔和低压

塔均安装于地面,除甲烷塔位于压力塔的顶部,主冷安装于除甲烷塔的顶部。粗氩塔分成两段,分别安装于地面。在粗氩Ⅱ塔的顶部设置了冷凝蒸发器,冷源为压力塔底部来的过冷富氧液空。低压塔中部氩富集区抽出氩馏分气进入粗氩Ⅰ塔的下部作为其上升蒸气,粗氩Ⅰ塔顶部的气体进入粗氩Ⅱ塔下部作为其上升蒸气。粗氩Ⅱ塔塔釜中的液体经工艺液氩泵打往粗氩Ⅰ塔的顶部作为其回流液,粗氩

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Ⅰ塔塔釜中的液体经氩馏分泵打往低压塔中部作为其回流液。在两段粗氩塔内完成氧、氩的分离,最后在粗氩Ⅱ塔的顶部得到氧含量<1×10-6的粗氩;粗氩进入精氩塔进行氮、氩的分离,最后在精氩塔底部得到产品液氩。60000m3/h空分设备制氩系统部分设计参数见表1。

表1　60000m3/h空分设备制氩系统部分管线流体物性设计参数表

介 质温度

/℃

压力

/kPa

流量

/(m3/h)

组 分

O2N2Ar

粗氩Ⅰ塔到粗氩Ⅱ塔馏分气-18315630676780116%9019×10-69918%低压塔到粗氩Ⅰ塔馏分气-1801530641079012%9017×10-6917%进粗氩冷凝蒸发器液空(作冷源)-18915740735703815%60%114%进精氩冷凝蒸发器液空(作冷源)-18914340383553815%60%114%精氩塔不凝气体排放-186141021013×10-620%7919%进精氩塔粗氩-184112021611×10-6012%9917%精氩冷凝蒸发器内蒸发液空返回低压塔-1894060491619%8211%0192%精氩冷凝蒸发器内液空返回低压塔-1891140323064215%5518%1157%粗氩冷凝蒸发器内蒸发液空返回低压塔-1851840728343812%6013%114%产品液氩-184181021501×10-680×10-9991999%

2　改进前运行状况

60000m3/h空分设备自2005年1月投产以来,外方专家经过近4个月的调试,虽然能保证氧、氮的正常生产,但是氩气生产工况易波动、稳定性较差。

(1)正常运行时,精氩冷凝蒸发器中的液空液位突然会发生大幅度波动,当液空液位高于115%时,低压塔中部氧纯度在几分钟之内从50%骤降至20%左右,低压塔工况被破坏,氩气生产被迫中断。

(2)正常运行时,精氩塔压力突然在2～18kPa 之间大幅度波动,不凝气体(氮气)放空量在3～25m3/h之间大幅度波动,精氩塔工况被破坏,氩气生产被迫中断。

(3)正常运行时,精氩塔突然形成塔内负压,不但使工况破坏,还将外界空气倒吸进塔内,使产品液氩中氧含量、氮含量瞬间上升,氩气生产被迫中断。

(4)正常运行时,氩馏分量快速下降为55000m3/h左右,粗氩Ⅱ塔压力升高到25kPa以上。大量的氮气进入粗氩塔,氩气生产被迫中断。

3　原因分析

因为60000m3/h空分设备1月投产后,在一边供气保产、一边调试的情况下,外界对调试有很大制约,加上调试时间短、外方调试人员缺乏对该类流程空分设备的调试经验,大量的串级控制根本未投入使用,一些重要的参数偏离设计值,致使空分设备无法稳产、高产。

针对生产中出现的异常现象,通过一段时间的摸索总结,认为造成制氩系统工况易波动、稳定性较差的主要有3个原因。

311　精氩塔的设计对操作的要求非常高

根据林德公司的设计,60000m3/h空分设备精氩塔采用压力塔底部的富氧液空作为冷源,而没有采用纯液氮作冷源。这股液空管线直径为Φ250mm,流量为38355m3/h,进精氩塔的粗氩流量为2161m3/h。如果60000m3/h空分设备的精氩塔工况发生波动,将造成精氩冷凝蒸发器中的液空液位发生大幅度波动。林德专家将精氩冷凝蒸发器的液空液位设为105%,当液空液位高于115%时,氩馏分氮含量提高,严重情况下导致低压塔精馏工况被完全破坏。其现象是低压塔中部氧纯度AI4110在几分钟之内从50%骤降至20%左右,粗氩冷凝蒸发器发生氮塞,氩气生产被迫中断。

这种流程对精氩塔的操作提出了很高的要求,因为一旦精氩塔工况发生小小的波动,将直接作用于低压塔,并且这种作用往往是立竿见影并且是致

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