大型空分设备的制氩系统有两种流程.docx

1．大型空分设备的制氩系统有两种流程:加氢制氩和全精馏制氩。由于全精馏制氩具有流程简单、操作方便、安全、稳定、氩提取率高等优点，是空分设备用户首选的制氩流程。全精馏制氩就是在粗氩塔中进行氧一氩分离，直接得到氧含量小于l×10-6的粗氩，在精氩中再进行氩一氮分离，得到纯度为99.999%的精氩产品。由于氧、氩常压下沸点仅差3K，如果用筛板精馏来实现氧一氩分离，约需150一180块理论塔板。规整填料每当量理论塔板压降是每理论筛板的1/8左右，这样在粗氩塔允许的压降范围内就可以设置相当于170块理论
塔板的规整填料实现氧-氩全精馏分离。为降低粗氩塔的高度，往往设置二级粗氩塔，粗氩塔出口氩中氧含量为2% - 3%，粗氩塔出口氩中氧含量小于1x10-6，可直接进人精氩塔进行精馏。
1、氩馏分的提取
粗氩塔的原料—氩馏分来自于主塔，冷源液空也来自于主塔，且在粗氩塔冷凝器中蒸发返回主塔，所以，粗氩的制取既要关注主塔工况的变化又要兼顾粗氩塔的工况变化，二者互相影响，密切相关。
氩在上塔有两个富集区，液空进料口上下各一个。氩在上塔的分布是随氧、氮产品的纯度变化而变化。氧产量减少，提馏段的上升蒸汽相对增多回流比减小，液相中的氮、氩组分充分蒸发上去氧纯度提高，富氩区上移，即精馏段富氩区含氩量增高，而提馏段富氩区含氩量下降。氩馏分抽口在提馏段，氩馏分中的氩含量减少，氧含量增加，氮含量减少。如果氮产量减少，主塔内上升气相对回流液来说减少，回流比增大，气相中的氧、氩组分被充分冷凝到液体中，沿塔板下流，氮纯度提高精馏段富氩区含氩量下降，提馏段富氩区的含氩量增高。氩馏分中氩含量增加，氮含量增加，氧含量减少。
平时，空分设备操作时要根据主塔中氩富集区的分布情况及其受氧、氮产品变化的影响原理，来调节氩馏分中氩、氧、氮的含量，使氩馏分的各组分满足粗氩塔正常运行的要求。氩馏分中氩的含量要求在8%一10%，氧含量90%一91%,氮含量小于0.1%。如氩馏分中氮含量太高，一则会使粗氩纯度降低，因为氮在粗氩塔中不冷凝，而是随粗氩进人精馏塔;再者会造成粗氩冷凝器的温差减小，由于氮组分聚集在粗氩冷凝器中不液化，时间久了，形成氮塞，使粗氩冷凝器停止工作、粗氩塔工况恶化，若处理不及时还会影响到主塔工况。
氩馏分从主塔抽取后进入粗氩塔进行氧一氩分离，氩馏分从底部进人，顶部得到含氩约99.6%的粗氩。由于氧一氩分离较困难，约有2/3的氩被洗涤下来，同时氩馏分从底部进入，底部液体中含氩很高，它又回到主塔参加精馏。因此，氩馏分中氩只有一部分作为粗氩被提取，所需氩馏分量约为粗氩量的35-40倍。
2、粗氮冷凝器热负荷的合理调整
粗氩冷凝器是粗氩塔的关键设备，它的热负荷的大小直接影响氩蒸气液化量的多少，所以直接决定回流比的大小，也就决定着粗氩产量和纯度。粗氩冷凝器换热工况的影响因素主要有三个。
   (1)蒸发侧的压力:蒸发侧压力高，液空蒸发温度就高，换热温差减小，氩蒸气液化量减少，回流比减小，粗氩冷凝器热负荷减小;反之，蒸发侧压力低，液空蒸发温度就低，液空和氩蒸气的换热温差扩大，氩蒸气的液化量增多，回流比增大，热负荷加大。
   (2)液空组分的含量:液空含氧量升高，由于氧的沸点比较高，蒸发温度就升高，粗氩冷凝器换热温差减小，氩蒸气液化量减少，回流比减小，热负荷减小。
   (3)液空液位高度:液空液位高度的存在可使蒸发侧底部产生一定压力，能克服液空在翅片通道中的流动阻力。液空液位增高，液空循环倍率增加，粗氩冷凝器热负荷随之提高。但液位过高，由于底部压力的增加，蒸发温度也升高，粗氩冷凝器的平均换热温差减小，使粗氩冷凝器的热负荷下降。所以粗氩冷凝器的液空液位要适宜。
粗氩冷凝器热负荷的大小取决于蒸发侧压力、液空组分以及液空液位的高度;而粗氩冷凝器的热负荷大小又决定着氩馏分的取出量，热负荷大，液化量增加，粗氩塔内气体量减少，压力降低，随之抽取过来的氩馏分量就增加;反之则小。因此，调整一个合适的粗氩冷凝器热负荷，关系到粗氩的产量和纯度。
3、制氩系统的优化操作
粗氩塔的投运会增加空分设备的冷损。粗氩塔的投运一般应具备以下四个前提条件:①主塔工况稳定;②氧、氮产品的产量及纯度高，氧纯度至少要达到99%;③冷量要充足，也就是主冷液氧液位在上限且稳定;④加大膨胀机制冷量。以上四个条件具备后，逐渐增大液空的取出量，即增大粗氩冷凝器热负荷到最佳值。随着粗氩冷凝器热负荷的增加，氩馏分的取出量增大，直到常规流量。检查氩馏分的氩含量是否在8%一10%之间。如不在其范围内，调整氧、氮产品和液氮调节阀，使之达到规定值。保证粗氩塔工况的正常，最重要的是要保证氩馏分的抽取量和馏分组成的稳定，抽取量决定于粗氩冷凝器的热负荷和粗氩塔压力，馏分的组成受主塔工况的制约。
合格的粗氩从粗氩塔中被抽出，进人精氩塔参加精氩塔精馏。精馏所需的上升气一部分来自于精氩塔底蒸发器蒸发的氩气，液氩的蒸发用来自下塔的气氮做热源;精馏所需的回流液是上升气在冷凝器中被冷凝的液体，冷源采用节流后的液氮。精氩塔的操作工况主要取决于冷凝器与蒸发器工作能否很好配合，使回流液量和上升蒸气量有一个适宜的回流比，以生产出纯度较高的粗氩。如冷凝器冷量过多，液化量增加，回流液就增加，回流比增大，回流液中的氮组分就不能被充分蒸发出来，导致流到塔底的纯氩中氮含量过高，液氩纯度降低。如蒸发器中的气氮量过少，上升气量不足，回流比增大，也会造成上述现象。由于氮和氩的液化温度相差较大 (10K)，冷凝器压力过低，就会使液氮温度过低，氩还可能冻结成固体而堵塞冷凝器管。在操作中，要控制好压力和阀门开度。
4、制氩系统常见故障的处理及预防
制氩系统常见的故障是粗氩冷凝器氮塞和精氩冷凝器氩冻结。
4.1、粗氩冷凝器氮塞
氩馏分氮含量高，就会使氮聚集在粗氩冷凝器不能液化而形成氮塞。这种情况出现时，粗氩冷凝器的换热温差缩小，氩蒸气液化量明显减少，粗氩塔阻力降低，粗氩冷凝器液空不能蒸发而导致液位上涨。
发生氮塞时应采取以下措施:①关小粗氩塔液空注入阀，以降低粗氩塔液空液位;②减少产品氧取出量，提高氩馏分氧含量，有利于粗氩冷凝器排氮和提高氩蒸气温度，加快液空蒸发，使液空液位尽快恢复正常;③打开粗氩塔放空阀排氮，一方面可防止氮的集聚，另一方面可加强粗氩冷凝器换热，使液空液位降到正常水平。若以上方法无效，只能临时停止粗氩塔运行，待主塔工况稳定后，重新投运粗氩塔。
预防措施:为避免粗氩冷凝器发生氮塞，在操作中要做好以下三点:①保证氩馏分的氩含量为8%一10%.氧含量 90% 一91%，氮含量小于0.1%;②避免主冷液位大幅波动;③上塔压力不能提高过快。总之，主塔的运行工况要稳定，不能进行大幅度调整，以确保氩馏分各组分含量在正常范围内。
4.2、精氩冷凝器氩冻结
精氩冷凝器压力过低时，液氮温度低，就会使氩冻结成固体而堵塞在冷凝器管中。这种故障若不严重，就需尽量提高冷凝器氮侧压力，以提高氮温度将氩溶化。若此方法不能解决问题，就只能停运精氩塔，进行局部加温，以排除故障。
预防措施是:精氩冷凝器氮侧压力不能太低，若有降低应及时提高。

空分分离中的在线分析

空气分离中的在线分析主要包含两个方面，一是对工艺稳定和生产安全的相关参数进行分析。空分设备的特点是整个工艺装置庞大，稳定性一旦破坏就需要很长时间才能恢复，所以需要将装置中的重要成分及时地提供给操作人员；二是对产品质量的监没，空分设备的产品质量对冶金企业后续的冶炼工艺直接影响，必须把好质量关。 1 空分流程中典型的分析点 空分流程中典型分析点如下： 1.出净化系统空气中二氧化碳会含量；2.再生污氮中水分含量；３.增压膨胀空气中水分含量；４.液空中富氧含量；５污氮中氧含量；６.产品氧纯度；７产品氮中微量氧含量；８.氩馏分中氩含水量量；9.粗氩中氩含量；10.粗氩中氧含量；11.工艺氩中微量氧含量；12.工艺氩中微量氢含量；13.工艺氩中水分含量；14.精氩中杂质含量；15.主冷凝器氧中乙炔及碳氢化全物含量． 目前大型空分设备多数采用全精馏提氩流程，工艺氩中过量氢的分析已需设置． ２ 空分中在线分析仪器的配置 目前国内大型空分设备的分析仪以进口为主． （１）在国内空分行业，百分比氧含量分析大多数采用ＡＢＢ或ＳＥＲＶＯＭＥＸ的磁力机械式氧分析仪．这种分析仪利用氧的顺磁性，通过磁场电流与氧气含量的线性关系来测量氧含理．特点是不需要参比气，测量精度高分辨北海和灵敏度高，稳定性强，线性输出，无需用维护． （２）微量氧分析在国内一般选用燃料电池式氧分析仪或氧化锆式氧分析仪．燃料电池分析仪使用方便，产品本身无需维护，但由于其燃料电池是一种消耗品，所以对预处理系统和空分设备停车时的电池保护要求比较高；氧化锆式氧分析仪的优点是测量范围比较宽，寿命比较长，但由于其在测量特别小的氧含量时容易受到还原性气体成分的干扰而产生的测量偏差，而且当氧离子从浓度高的一侧向另一侧迁移产生电势的时候容易因扩散不及时而形成梯度，从而影响测量精度． （３）由于空分设备中净化空气的二氧化碳含量极小，所以在选择二氧化碳分析仪器时一定要选择好最小量程指标，如果仪器的最小量程指标过大，工艺中所控制的浓度就会跑到仪器灵敏范围以外，工艺参数就不能得到准确的测量．目前国内多数用户采用进口的非分光红外分析仪，该分析仪有一个光学测量池，主要包含红外光、样气池和检测器。当测量光束通过测量气室时，样气吸收池内样品气所含的二氧化碳将吸收这一波长的红外光，透过的红外光因此产生衰减，检测器测量出相对的红外能量，从而可得知样气中的二氧化碳含量。 （4）国内用户在选择水分分析仪器时一般会考虑价格因素而采用国产仪器，主要原因是目前流行的空分流程都采用分子筛纯化器来净化空气，所以因水分含量高而造成空分故障的可能性很小，且目前国内水分析仪产品质量与国外产品差距没有其它分析仪器那么明显，因此国产分析仪器已被因内空分用户广泛接受。 （5）空分中的氩分析以热导式分析仪比较常见，该仪器是基于不同气体导热不同的原理来设计适合于分析二元气体或相当于二元气体的混合气体中的氩气、氦气、氢气等组分的百分比体积测量 （6）国内采用的氩中微量氮分析仪大致有MODEL D和K2001两种产品，前者具有明显的价格优势，且在空分行业中使用的时间比较长，已具有一定的应用经验；后者精度好，灵敏度高，人机界面好，操作容易，维护简单，且该公司产品还可同时检测氩中微量氢含量，但相对价格较高。 （7）考虑到空分的生产安全，大多数流程中都设置了主冷液氧中乙炔及其它碳氢化合物的在结分析，目前国内选用最多的是ABB公司的VISTA或SIEMENS公司的MAXUM工业气相色谱仪。这两种色谱仪都采用氢离子火焰（FID）检测器来测定烃类化合物。VISTA的应用时间较长，稳定性较好，操作方便；MAXUM在先进性方面见长，软件功能比较强大，但对使用及维护人员来说比较难掌握。 3 空分分析系统的预处理 空分在样品气比较干净和干燥，所以冶金企业预处理相对来说不如石化等行来那么复杂，从功能上来大致可以分为四步： 3．1稳压 分析仪器对进表的气体要求在一定的压力范围内，所以样品气在进表之前需要进行稳压。有的带氩流程的设备中氩的部分测点压力很低，需要用泵来增压，而内压缩流程中的高压测点则需要二次减压，压力过高时还需在取样管道上设置安全阀。 3．2过滤 为了防止固体颗粒进入分析仪器，在预处理装置中一般都要考虑对样气进行过滤。 3．3旁路 由于分析室离现场都比较远，而分析仪器进表的气体流量都比较小，一般采用大量旁路来实现检测的快速响应，从测量点来的样品气大多数通过旁路直接百放，促使取样管路中的样品气实时流动，使分析仪器的检测具有实时性。 3．4稳流 根据不同分析仪器的要求，对积压自的样品气的流量进行稳流，以达到仪器的分析要求。 总之，空分中在线分析也是一个完整的系统工程，在选择和使用上要多分析，多比较，多总结，才能使分析系统在生产过程中充分地发挥作用
下塔液空液位异常波动的分析

我厂5#制氧机是于2003年5月投入生产运行的，该制氧机为内压缩流程制氧机。投产运行近两年来，运行状态一直良好，主要产品产量指标均达到或超过设计指标。但是在2005年2月至3月初，发生了五次由于下塔液空液位异常波动引起氧气纯度下降的现象，尤其是3月2日至3月3日，连续发生了三次，每次发生，都会造成氧气纯度下降及氩系统停产，对制氧机的正常生产及氧气的保供造成了威胁。
一、现象 当下塔液空液位发生波动时，现象是：液空液位LIC-1上涨，反映在V1阀逐渐自动开大的过程（参考图一），V1阀最大开度超过60%（正常开度一般在50%）。后续的现象反映为：氩馏份量增加、粗氩塔底部液位上涨、液空出过冷器后的温度TI-5回升、精氩塔氩侧的压力升高、进入精氩塔的粗氩气流量降低、氧气纯度下降等。

二、分析 透过上述现象分析，我们认为：虽然下塔的液空液位显示是上涨的，但这只是一种假象，实际的液空液位是低的。因为只有这种情况才能给上述现象一个合理的解释。
    V1阀的控制是由下塔液空液位的高、低来自动控制的。当液位低于设定值时，V1阀自动关小；当液位高于设定值时，V1阀自动开大。正常情况下，通过V1阀的流体均为液体，液位的控制设定值550mm也足以保证通过V1阀的流体是液体，V1阀50%左右的开度也足以维持精馏塔的正常工况。
    当液空液位显示持续上涨，为了维持正常控制的液位，则V1阀持续开大，这时，通过V1阀的流体的量就要比正常情况下的量要增加，粗氩塔顶部冷凝器的冷量增加，抽取的馏份量就增加，相应地，粗氩塔冷凝的液体量增加，底部的液位上涨；由于液空液位的上涨只是一种假象，实际的空气液化量并没有增加，但是通过V1阀的液体量是比原来的要大，因此，这种情况下的下塔实际上是处于一种入不敷出的状况，这种状况的延续，必然导致下塔底部积聚的液空被排空，通过V1阀的流体处于汽、液夹带的情况，由于气体的传热系数比液体的传热系数低，汽、液夹带的流体通过过冷器时的换热效果就要比全液体的流体通过过冷器时的换热效果来得差，反映出来的现象就是出过冷器后的液空温度TI-5升高；当汽、液夹带的流体通过精氩塔底部的再蒸发器时，精氩塔再蒸发器因温差加大使蒸发量增加，反映出来的现象就是精氩塔的压力升高，也即是进入精氩塔的粗氩气的背压升高，进一步反映出来的现象就是进入精氩塔的粗氩气流量降低。
    所有工况变化反映出来的现象均表明：液空液位的上涨是一种假象，实际的液位是低的。
    究竟是什么原因造成这种假象？是操作上的原因或是仪表故障的原因？
    综合当时空分装置的各项参数，空气压缩机的电流、排气量均正常,其它部机的运行情况正常，空分工况未作任何调整，因此，操作方面的原因可以排除。
    检查仪表的取样管线，未发现有泄漏（取样管线经过开启排污阀吹除后，液空液位最低显示为140mm，进一步验证了液位实际偏低的判断）；吹除取样管线时，畅通，也未发现有杂质；更换一条液位计取样管的正管来测量（设计上正压管有两条），仍然有相同的现象；校验差压变送器，正常。
    所有与下塔液空液位测量相关联的仪表器具都检查过了，均未发现异常，再重新分析发生波动时的现象，判断问题可能出现在液位计取样管线的负压管上，负压管线内有可能被液体堵塞了。因为这种可能性可以对所有的现象给出一个合理的解释。
    液位的测量是采用差压变送器来测量的，压差的大小反映出液位的高低。正常情况下，变送器测量到的压差是一个相对恒定的值，因此，液空液位显示出一个相对稳定的高度。当取样的负压管线内进入少量的液体时，由于冷箱内均处于冷态，液体不易蒸发（正常情况下，负压管线内的物态为气态），液体在负压管线内造成通道的堵塞，则正、负压管线的压差增大，反映出来就是液位的升高，为了维持液位在设定值，V1阀自动开大；随着进入负压管线内的液体逐渐地增加，通道的堵塞逐渐加重，正、负压管线的压差逐渐增大，显示出来的液位逐渐升高，则V1阀继续开大，但由于此时的液空液位实际上并不是真正的升高，当V1阀开大到一定程度时，通过V1阀的流体产生了汽、液夹带，于是就出现了前述的现象。
    取样的负压管线为何会有液体进入？这有两种可能性：一是由于该制氧机已经运行了将近两年，分馏塔内难免会带入一些分子筛粉末、CO2等杂质，这些杂质有可能长时间的一点点积累附着在负压取样管线的管口周围（由于制作时可能造成表面不平整），使得取样管口附近有可能存液，液体就有可能逐渐地进入取样管线积累而造成堵塞；二是取样管线在冷箱内不是完全固定死的而是可以相对活动的，随着装置运行时间的延长，冷箱内的保温充填物珠光砂会逐渐下沉（运行近两年来，已经补充过两次珠光砂），下沉的珠光砂有可能使得取样的负压管线也下沉，从而使该管线形成一个倾斜向下的坡度，这样，沿着塔内壁往下流动的液体就有可能进入取样管线内积累而造成堵塞。（参考图二）
    三、处理     经过上述的检查试验和分析判断，我们决定将液空液位取样管线的负压管线变换一条管线测量。经查阅图纸和咨询开封空分设备公司的设计人员，确认下塔阻力计的正压取样管线与下塔液空液位计的负压取样管线在相近的高度，采用阻力计的正压取样管线作为液空液位计的负压取样管线是可行的，不会对操作造成影响。
    经过这样的处理，下塔液空液位的显示值为870mm左右（由于取样管线开口位置不在同一高度造成压差不相同所致），考虑到原来的实际液位偏低，我们将液位的设定值定在950mm的高度来操作，让操作人员随时注意观察液位、V1阀开度及相关工况的变化，一旦再出现异常波动则及时调整。
   经过近三个月的观察，运行工况稳定，没有再出现前述的异常波动，证明所作的分析判
断是正确的。

氩馏份变化原因分析及氮塞预防
高晓宁

　　随着制氧机副产品液氩销售的红火和全精馏无氢制氩工艺流程的采用，氩气提取在各制氧厂越来越受到重视，产量也越来越高。我厂氩气销售每年创造的经济效益十分可观，制氩流程各不相同，包括切换式加氢除氧制氩、切换式全精馏无氢制氩、分子筛加氢除氧制氩，以及即将投产的2#14000制氧机分子筛全精馏无氢制氩。氩气生产的正常和稳定，对我厂生产和经营具有重要意义。
氮塞是造成制氩系统恶化的一个主要原因。氮塞的形成是因为氩馏份中含氮量过高，粗氩冷凝器的温差缩小，甚至为零，这样粗氩冷凝量减少或不冷凝，粗氩塔停止工作，造成氩馏份抽出量减少，上升气流量、流速降低造成塔板上或填料内的液体漏下，大量的粗液氩（无氢制氩包括粗氩Ⅱ塔的液体）回到主塔，破坏主塔精馏工况，主冷液位迅速上涨，氧纯度急剧下降，所造成的直接和间接损失都很大。氩在上塔的分布不是固定不变的，工况稍有变动，氧、氮浓度发生变化时，氩在塔内的分布也相应发生变化，由于氩馏份的抽口位置固定不变，因此抽口附近的组份也将发生变化。造成氩馏份组份发生变化的原因，不同的流程和装置有不同的特点，归纳起来有以下几种。

一  多数流程的特点
⒈ 氧产量的变化对氩馏份的影响较大，氧纯度变化0.1%，氩馏份中含氧就要变化0.8%–1%，氩馏份中含氩、氮量随氧纯度降低而提高。氮产量的变化对氩馏份也有一定的影响，程度相对较小，降低氮产量，氩馏份中含氮稍有提高。
⒉ 增、减膨胀量，氧纯度随着降低、升高，氩馏份中的含氮、氩量也随着升高、降低。
⒊ 去上塔液空节流阀自动调节不稳定，波动较大时，氩馏份也将随之波动，阀门开度大时，氩馏份中氩、氮含量升高，反之，氩馏份中氩、氮含量则降低。
⒋ 去粗氩塔冷凝器液空节流阀自动调节不稳定，波动较大时，也将影响氩馏份。该阀关小时，去上塔液空节流阀则开大，氩馏份中氩、氮含量升高；该阀开大时，则相反。

二 对分子筛流程来说，分子筛切换前均压时，因进装置空气量减少，而氧产量不变时，氩馏份中氩、氮浓度上升。

三 带液氧喷射而氧气流量孔板在液氧喷射蒸发器后的流程，当氧产量投入自动，而液氧喷射量处于变化时，主冷氧气提取量因液氧蒸发量不定而无法确定，造成氩馏份含氩、氮量不好控制。

四 对带液空吸附器流程来说，倒换前予冷时，氩馏份中氩、氮浓度降低；并联及回收液空（即待加温吸附器不排液，出口阀关闭，进口阀打开，容器顶部压力因液体汽化而升高，这样使底部液空进入进口总管，达到回收液空的目的，一般在冷量紧张时采用）时，氩馏份中氩、氮含量随之升高。

五 对全精馏无氢制氩流程来说，通过液氩泵去粗氩Ⅰ塔的液体量波动大，也会影响氩馏份。液体量增大时，氩馏份中氩、氮浓度将增大；反之，则减小。

六 大量排放液体时采用空压机机后压缩空气作蒸发喷射气体，排液时，因进装置空气量减少，氩馏份中氩、氮含量随之上升。

综合上述分析，为防止氩馏份中氩、氮含量过高，造成氮塞，操作调整时要注意以下几点
⒈ 控制氩馏份中含氩量在8%–10%（根据设备特点、操作经验，可做适当调整），不易过高，避免调整余地太小。
⒉ 要经常观察氩馏份变化趋势，若上升急剧，应赶快采取措施，降低氩馏份中氩、氮含量，避免氮塞，并查找原因吸取经验教训。
⒊ 制冷量不足增加膨胀量时，应先降低氧产量，提高氧纯度，再缓慢增加膨胀量。
⒋ 液氧喷射量要小，控制在设计范围内，阀门开度应为定值。主冷液位高时，应往氧槽内排放液氧，避免无法确定氧气提取量，无法控制氩馏份各组份含量。
⒌ 分子筛流程在切换前均压时，要注意氩馏份的变化，若波动的结果是氮塞，则每次均压前应进行调整，可先降部分氧产量，降低氩馏份中氩、氮含量，也可通过空压机放空阀调整，自动补充损失的空气量。
⒍ 去上塔及粗氩冷凝器的两个液空节流阀自动调节稳定，波动小，也是保证氩馏份稳定的关键。
⒎ 无氢制氩流程中，液氩泵去粗氩Ⅰ塔的流量要稳定，这就要求液氩泵出口调节阀开度稳定，以及粗氩Ⅱ塔底部液位稳定。
⒏ 对空排放液体，若用空压机的压缩气体做蒸发热源时，要先降低部分氧产量，使氩馏份中氩、氮含量降低，再缓慢开启空气排放阀。
⒐ 液空吸附器并联、倒换及回收液空时，也应先降低部分氧产量，使氩馏份中氩、氮含量降低，再进行操作。
⒑ 把以上这些影响氩馏份的因素都消除后，调整氩馏份含量应以调整氧产量为主，操作简单，容易控制。
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1膨胀机前空气温度是多少?为什么要重点人监控此温度?
答；大于或等于-110℃。
此点温度很重要，他决定膨胀机的膨胀量的大小，同时也决定了进入下塔空气的含湿量，若此点的温度过高则进入下塔的温度也高，下塔的精馏状态就会改变，上升气量过大，富氧液空的的纯度就会下降，主冷的温差增大，主冷的液位波动较大，上塔的精馏工况就会改变。
若此点的温度过低，则膨胀后的温度也会过低，容易引起膨胀机带液，对膨胀机叶轮的损害会很大，同时影响进入下塔空气温度，含湿量增大，影响上下塔的精馏。同时膨胀机的膨胀效率降低。我们讨论的差不多和你一样 只是机前温度过高对膨胀机本身的影响你没有说到。
2空分上下塔的压力由什么来决定的?为什么设计在此压力下?
答；下塔的压力由，下塔塔板的总阻力，塔顶的压力，以及氮气的纯度，及去上塔克服过冷器，节流阀阻力所决定的。
上塔的压力由克服填料阻力，克服污氮气排放时管道阀门及各个换热器阻力，同时要高于大气压，同时必须满足分子再生的压力。
上下塔的压力也决定了主冷凝蒸发器的温差。
压力的决定是由工艺工况，产品纯度决定的。这道题我们也没讨论出什么结果。
3为什么会产生氮塞现象?我厂的流程会不会?如何防止?
答，氩馏分中的氮含量超标，氩馏分中的氩含量百分比大于设定值；粗氩冷凝器富氧液空侧的温度过低，因氩的固化温度在同等条件下比氮和氧的都要高所以氩容易在低温下固化从而堵塞换热通道发生氮塞现象。固化是在精氩塔才有发生，在粗氩冷凝器内应该不会。氮塞就是在粗哑冷凝器内不凝性气体氮气聚集产生器堵，
我厂的流程也会发生。
防止，严格控制氩馏分中的氩含量在正常指标6-9％.发现异常及时做精馏工况的调整。控制粗氩冷凝器液空侧的液位及温度。若已发生则则应切除粗氩塔，必要时加温吹除。可以打开粗哑冷凝器的排放排气
4为什么停车24小时需要排液，其目的是什么?
答：防止在停车后，碳氢化合物在主冷液氧表面积聚浓缩产生静电而爆炸，排液的目的就是为了降低碳氢化合物的浓度。
5，膨胀机喷嘴堵塞有哪些现象？其轮背压差大说明什么问题？
答:现象；膨胀机前气体的流量下降，温降减小，制冷量减少，转速下降。
轮背压差是指叶轮前后的压差，压差大说明 轮背指的是喷嘴出口到叶轮背面的间隙，所以说在轮背要有一定的泄露，根据泄露的轮背压力来调节密封气压力，
压力 露点 压力 露点
MPa K MPa K
0.1 81.623 0.8 104.83
0.2 88.024 0.9 106.575
0.3 92.316 1.0 108.185
0.4 95.648 1.5 114.83!
0.5 98.415 2.0 120.022
0.6 100.80 2.5 124.32
0.7 102.92 3.0 127.99
差压式流量计(变压降式流量计)
　　差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。二次装置称显示仪表。它接收测量元件产生的差压信号，并将其转换为相应的流量进行显示．差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置(皮托管、均速管等)。二次装置为各种机械式、电子式、组合式差压计配以流量显示仪表．差压计的差压敏感元件多为弹性元件。由于差压和流量呈平方根关系，故流量显示仪表都配有开平方装置，以使流量刻度线性化。多数仪表还设有流量积算装置，以显示累积流量，以便经济核算。这种利用差压测量流量的方法历史悠久，比较成熟，世界各国一般都用在比较重要的场合，约占各种流量测量方式的70％。发电厂主蒸汽、给水、凝结水等的流量测量都采用这种表计。目前生产的产品分：孔板流量计、楔形流量计、文丘里管流量计、平均皮托管
· 电磁流量计
· 电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势，而感应电动势又和流量大小成正比，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。工业上多用以测量水、矿浆等介质的流量。可测最大管径达2m，而且压损极小。但导电率低的介质，如气体、蒸汽等则不能应用。
　　 电磁流量计造价较高，且信号易受外磁场干扰，影响了在工业管流测量中的广泛应用。为此，产品在不
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· ．大型内压缩流程空分设备的安全探讨
   大型内压缩流程空分设备的安全探讨 1、廖治鹏 2、林文强 1 中国空分设备公司 杭州东新路462号 310004 2 广西柳州钢铁（集团）公司 柳州北雀路117号 545002 关键词：大型内压缩空分设备；安全；设计；操作；措施 大型内压缩流程的空分设备，在20世纪80年代初主要是由于大型合成氨工程的上马，由德国Linde公司引入我国。到了90年代随着我国大型冶金、石化企业的发展，相继引进了一批大型内压缩空分设备。2001年后内压缩的工艺流程形式已经取得了飞速的发展，空气净化采用分子筛吸附，制氩采用了全精馏无氢制氩流程。同时这种新的流程形式也得到了国内冶金、石化企业的普遍关注，正是由于内压缩流程的一些新颖的特点，如用增压空气压缩机+ 液氧泵+中压换热器取代了较为复杂的氧透，在客观上为制氧行业提供了—个新的流程选择形式。 内压缩流程绝大部分是空气增压流程，在这类流程中根据用户的不同需要可分为两种形式：一种是膨胀空气进上塔，另一种是膨胀空气进下塔。 空分的设计安全性是第一的，有了安全的保障，才能去谈空分性能的先进性。常规的外压缩空分设备最不安全的因素在主冷和氧透，在这方面主要采取措施是排放1％的液氧及定期分析液氧中的碳氢化合物和乙炔的含量。而内压缩空分设备，用“增压空气压缩机+ 液氧泵+中（高）压换热器”取代了较为复杂的氧透，因此内压缩流程空分设备最不安全的因素在主冷和板式主换热器。笔者参加了柳钢15000内压缩空分装置、舞钢10000内压缩空分装置、柳钢28000内压缩空分装置的设计、安装和调试，现在就内压缩流程空分装置的安全做一些探讨。 1 内压缩空分流程简图见图1 膨胀空气进下塔的内压缩流程空分简图 2 安全防爆机理 2. 1 燃爆三要素分析 (1)可燃组分与堵塞组分 可燃组分主要是乙炔等碳氢化合物.乙炔最危险，乙炔在液氧中的溶解度很低(5.6×10-6)，很容易以固态析出并引爆。 堵塞组分主要是二氧化碳、水分和氧化亚氮等，它们本身虽不可燃，但结晶析出后易堵塞主冷通道，造成主冷“干蒸发”和“死端沸腾”，进而造成乙炔等碳氢化合物可燃组分浓缩、积聚、析出，引发主冷燃爆事故。尤其是氧化亚氮的危害，日渐引起关注。1997年12月25日之夜，由法国液化空气公司制造的马来西亚宾特鲁壳牌石油公司80000m3／h空分主冷爆炸，空分设备全毁，伤12人，损失惨重，世界震惊。这次事故后,氧化亚氮做为堵塞组分开始引起空分行业的重视: 氧化亚氮在主冷凝蒸发器浓缩析出，堵塞氧通道，容易引起碳氢化合物的“干蒸发”与“死端沸腾”，造成主冷凝蒸发器爆炸。 (2)主冷凝蒸发器和主换热器内的液氧，是强氧化剂。 (3)引爆源有多种因素构成：①爆炸性杂质固体微粒的机械撞击引爆，如液氧中析出的固态乙炔微粒互相摩擦、与器壁摩擦、受液氧冲击等；②静电放电引爆，液氧中含有的微量冰粒、固态二氧化碳会产生静电荷，二氧化碳含量提高到 (200—300)×10-6时，产生静电压可达3000V；③化学敏感性特强的物质(如臭氧和氮的氧化物等)引爆；④气流冲击、压力冲击、气蚀现象引起的压力脉冲，造成局部压力升高而温度升高引爆。 2. 2 安全防爆原则 清除和防止乙炔等碳氢化合物可燃组分和二氧化碳、水分、氧化亚氮等堵塞组分的积聚，消除激发能源即多种引爆因素，是安全防爆的原则。 3 内压缩流程设备的安全因素分析 3．1主换热器内压缩空分设备中（高）压氧压力一般在为 2．0MPa(G)以上，液氧在中（高）压换热器中复热蒸发，在此压力下，所对应的碳氢化合物沸点温度为—145℃以下，在此温度下碳氢化合物(甲烷、乙烷、丙烷、乙烯)不可能出现固态析出，它们是随着液氧的蒸发而蒸发，不会聚集，也就是说在此状态下中（高）压换热器是安全的。氧的临界压力为50.14标准大气压，即5Mpa，因此当供氧压力高于氧的临界压力时，溶解的碳氢化合物也转化为气相溶解状态，不会出现所谓的“干蒸发”现象，也不会形成固相碳氢化合物。此状态下的主换热器是安全的然而碳氢化合物沸点高，而且实际中液氧的压力常是低于氧的临界压力5Mpa，当液氧在中（高）压换热器中产生汽化时，则会引起碳氢化合物在液相中的浓缩，甚至出现碳氢化合物的固态析出。如果这种情况发生，则中（高）压主换热器爆炸的可能性和危险性远大于主冷凝蒸发器。 3．2主冷凝蒸发器内压缩空分设备，用“增压空气压缩机+ 液氧泵+中（高）压换热器”取代了较为复杂的氧透，由于主冷中的液氧被大量抽取去液氧泵加压，因此，在正常运行之中主冷凝蒸发器釜液中碳氢化合物大量浓缩聚集几乎是不可能的。但是，在某些情况下，尤其是供氧压力特别低或空分设备系统突然临时停车时，主冷凝蒸发器釜液中碳氢化合物大量浓缩聚集非常迅速，此时内压缩流程空分设备的安全性比外压缩流程空分设备的安全性要小。 3．3液氧泵内压缩流程取消了氧压机，因而无高温气氧，火险隐患小、安全性好。主冷大量抽取液氧，保证碳氢化合物的积聚可能性降到最低程度。产品液氧在高压下蒸发，使烃类物质积累的可能性大大降低。特殊设计的液氧泵自动启动与运行程序可有效地保证装置的安全运行与连续供氧。液氧泵互为备用方式， 我们一般是采取冷备用方式，这其中有多种模式可以选择，如低速备用、半负荷备用。从实际运行来看， 备用泵从冷备状态启动达到负荷运行的时间很短的(3～5秒)。液氧泵的负荷调节，我们设计了就地及中控均可调节，液氧泵的开停车在中控及就地均可实现。液氧泵的出口采用恒压控制。通过对整套设备的调试，我们设计的控制方案是较为完善的，基本达到了国外内压缩空分设备对液氧泵的控制水平。但如果液氧泵的备用控制方式不完备，使液氧泵在切换过程中出现液氧压力的大幅度波动，或出现液氧的中断压送，则液氧压力大幅度波动或液氧中断压送会使碳氢化合物在主换热器及主冷凝蒸发器产生聚集，严重威胁主换热器及主冷凝蒸发器的安全。 3．4分子筛吸附器空分设备在采用分子筛吸附流程后，由于分子筛及硅胶除吸附二氧化碳外，还能吸附乙炔及其他碳氢化合物，比之切换式板式流程，增加了安全性，这是有目共睹的。但实际上分子筛并不是万能的，分子筛对乙炔及二氧化碳有较强的吸附能力，而对其他的碳氢化合物则不然，有资料介绍其吸附性能如表1。从表可见，正常情况下甲烷、乙烷完全不能被吸附，乙烯、丙烷只能部分吸附。当分子筛吸附器在短时间故障或工况不稳定时，则更有可能将杂质带进空分设备。因此我们常说碳氢化合物对空分设备的安全性构成威胁，其实就是甲烷、乙烷、乙烯、丙烷这四种碳氢化合物对空分设备的安全性构成威胁。表1：杂质的被吸附情况吸附剂 不吸附的杂质 部分吸附的杂质 完全吸附的杂质氧化铝AL2O3 CH4 C2H4 C2H6 C3H6 C3H8 N0 nC4H10 CO2 N20 C2H2 O3 NO2 N2O3 H2O 分子筛 CH4 C2H6 NO C2H4 C3H8 N2O CO2 C2H2 C3H6 O3 NO2 N2O3 nC4H10 H2O 4 安全措施 总结以往事故教训，结合近期国内外研究成果，参考美国气体化工产品公司、杭氧科技股份公司、开封空分集体公司、中国空分设备公司等的对内压缩空分装置在设计、安装、调试和操作的安全考虑，以及中国空分设备公司关于大型内压缩空分装置的调试和设计的安全特别要求和现场经验，对大型内压缩空分装置的安全提出如下的一些简要措施，供大家参考和讨论。 4．1 空分装置周边环境的安全 氧站应在工厂的常年上风向，距乙炔发生站300米以上，远离有害气体源。加强原料空气质量监控，一旦污染严重要采取措施。 空气质量标准见表2，其中只列了几种主要的杂质。 表2 空气中部分有害杂质允许的最大含量(×10-6) 标准 杂质 欧洲气体协会EIGA分子筛净化 林德 法液空 APCI 中国GB 乙炔C2H2 0.3 一般1分子筛10 0.5 1 一般0.5分子筛5mgC／m3 甲烷CH4 5 　 8 10 石化标准3 二氧化碳CO2 400 　 400 400 石化标准350 氧化亚氮N2O 0.35 　 0.6 　 石化标准氮氧化物1 粉尘(mg／m3) 　 　 　 2.5 30 注： 目前，欧洲国家多半参照欧洲工业气体协会 (EIGA)标准。 4．2 加强分子筛吸附净化 对于大型空分设备，目前都采用前端净化分子筛吸附流程。分子筛吸附器为双层床，第一层床氧化铝(Al203)，主要吸附水分，保护第二层床；第二层床为分子筛，完全吸附二氧化碳、乙炔等碳氢化合物，部分吸附氧化亚氮、乙烯、丙烷等，基本不吸附甲烷、乙烷等。原料空气通过双层床分子筛吸附器后，基本上完全清除了水分、二氧化碳和乙炔等碳氢化合物。一般在吸附器出口设置二氧化碳、水分在线监测，超过1×10-6报警，立即倒换吸附器。 近些年来对氧化亚氮的堵塞危害引起了充分重视，而分子筛对氧化亚氮