4000 Nm3/h全液體空分裝置操作的一點探討＊

楊 林

(重慶朝陽氣體有限公司，重慶 400080)

1 全液體空分的流程及設(shè)計參數(shù)

隨著重慶化工、電子等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，液態(tài)空氣制品需求量飛速增長，空氣制品企業(yè)對全液體空分的使用已成為趨勢。由于國內(nèi)全液體空分自主制造技術(shù)尚不夠成熟，實際應(yīng)用于生產(chǎn)時間較短，設(shè)備工藝流程復雜，在操控方面要求較高。因此在設(shè)備操控方面需不斷地進行摸索，多方面優(yōu)化設(shè)備的操作，實現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)。本文對重慶朝陽氣體有限公司4000 Nm3/h全液體空分裝置中，下塔液氮進上塔閥 HCV1，下塔底部液空進上塔閥LCV1、液空進上塔閥FCV1等的操控展開討論，以期為國內(nèi)同行對相關(guān)設(shè)備的操作提供一點借鑒。

2 問題描述

4000 Nm3/h全液體空分設(shè)備具體參數(shù)見表1，與本文相關(guān)的簡要流程見圖1。

表1 全液體空分設(shè)備參數(shù)Table 1 Full liquid air separation unit data

對于該套裝置，設(shè)備供應(yīng)商提供的相關(guān)操作參數(shù)是:液空進上塔閥FCV1開度50%，液空進上塔流量 FCV1 5500 Nm3/h、進粗氬塔Ⅱ液空閥LCV702開度80%，下塔液氮進上塔閥HCV1的開度54%。下塔底部液空進上塔閥LCV1開度根據(jù)下塔液空液位來設(shè)定約為15%，需根據(jù)液位狀態(tài)進行實時調(diào)整。按設(shè)備供應(yīng)商的操作規(guī)程，通過控制以上閥門的開度可確保氬餾分流量FI701達到4650 Nm3/h，從而實現(xiàn)氬塔的正常運行。

圖1 空分設(shè)備部分流程示意圖Fig.1 Full liquid air separation unit flow chart

按操作規(guī)程進行操作，在進行分子篩吸附器塔切換時，下塔液空液位在充壓的15 min內(nèi)向下波動，液位高度由500 mm降至到200 mm，波動幅度達50%以上。此時，需及時將下塔底部液空進上塔閥LCV1開度要調(diào)整到5% 左右。如未能及時進行閥門開度調(diào)整，下塔液空就會被打空，使得由下塔進上塔液空管路存在氣液夾帶，導致上塔工況破壞。上塔工況的破壞很快會波及氬塔，導致氬純度變化，由正常工況的5N降至4N以下。因此下塔液空液位的穩(wěn)定是整個分餾塔穩(wěn)態(tài)運行的基礎(chǔ)，必須保證下塔液位和閥門開度的相對穩(wěn)定，從而維持整個系統(tǒng)的正常運行。

下塔底部液空進上塔閥LCV1開度的大幅度變化對整個系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行造成了很大干擾。分子篩吸附器切換完成后最長需要120 min左右才能把下塔底部液空進上塔閥LCV1開度由5% 調(diào)整至15%。裝置設(shè)計的分子篩吸附器切換時間為240 min，如不縮短下塔底部液空進上塔閥LCV1開度調(diào)整的時間，裝置穩(wěn)態(tài)運行及氬指標將可能受到嚴重影響。因此，有效解決分子篩吸附器切換時由下塔液位劇烈變動而造成的問題，該套全液體空分裝置才能更好地平穩(wěn)運行。

3 問題分析及解決

分子篩吸附器切換時，充壓閥門開度按供應(yīng)商操作指南分時間段進行調(diào)整，升壓趨勢較陡，并聯(lián)時間過短，系統(tǒng)壓力損失大，從而造成下塔液空液位的波動變大。經(jīng)過反復摸索，實時調(diào)整充壓時相關(guān)閥門的開度，增加充壓閥門的調(diào)整次數(shù)，適度延長分子篩吸附器充壓時間，令分子篩吸附器升壓趨勢平緩?？山档头肿雍Y吸附器切換時的壓力損失，減小下塔液空液位的波動。

因下塔液氮進上塔閥HCV1對下塔回流比的影響要比液空進上塔閥FCV1大，所以要保證下塔液空純度，可通過控制下塔液氮進上塔閥HCV1開度滿足下塔回流比的要求，同時對液空進上塔閥FCV1、下塔進粗氬塔Ⅱ液空閥LCV702進行聯(lián)動控制，實時調(diào)整系統(tǒng)閥門以保證下塔液位和粗氬塔的回流比，保證粗氬塔Ⅱ氬純度AE703的穩(wěn)定。

具體操作方法:

在調(diào)整分子篩吸附器充壓閥的同時，逐步開大下塔液氮進上塔閥HCV1到60%，關(guān)小液空進上塔閥FCV1到40%，液空進上塔流量FCV1到4500 Nm3/h左右。

逐步關(guān)小進粗氬塔Ⅱ液空閥LCV702，開度由80%減至75%，氬餾分流量FI701到4400 Nm3/h左右，隨著粗氬塔Ⅱ的漸漸冷卻，進粗氬塔Ⅱ液空閥LCV702液位穩(wěn)定，粗氬塔Ⅱ阻力降低，氬含量在粗氬Ⅱ塔慢慢積聚，氬餾分流量FI701會慢慢漲到4650 Nm3/h左右，氬塔工況趨于穩(wěn)定。

除上述步驟外，維護設(shè)備穩(wěn)態(tài)操作的另一關(guān)鍵步驟是將下塔底部液空進上塔閥LCV1開度維持相對穩(wěn)定，分子篩吸附器切換時適度關(guān)小下塔底部液空進上塔閥LCV1，以保證下塔液位，切換完后液位很快恢復，由此保持主塔的穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

由于全液體空分的特殊性，由下塔到上塔的液體控制閥門共有三組，下塔液氮進上塔閥HCV1、下塔底部液空進上塔閥 LCV1、液空進上塔閥FCV1。HCV1對下塔回流比起關(guān)鍵作用，對回流比可進行有效控制，LCV1對下塔液空液位可進行有效控制。FCV1對底部液空的純度的控制可以起到輔助作用，其主要作用是維持下塔底部液位穩(wěn)定。要保證下塔液位的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)氣液夾帶的現(xiàn)象，從而保證上塔工況的穩(wěn)定，必須處理好這三者的關(guān)系，保證4000 m3/h全液體空分的正常運行。

［1］李化治.制氧技術(shù) ［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2009.