杭鋼1999年投產(chǎn)的KDON-6500／13000-XVⅢ型全精餾無氫制氬空分設(shè)備由杭州杭氧股份有限公司設(shè)計(jì)制造，采用了當(dāng)前最先進(jìn)的工藝流程，并首次采用了國產(chǎn)規(guī)整填料上塔和全精餾(無氫)制氬、新型增壓透平膨脹機(jī)、狹縫式主冷凝蒸發(fā)器等多項(xiàng)新技術(shù)，可直接獲得氧含量小于2×10-6的高純氬。文章介紹了杭鋼新一代6500m3／h空分設(shè)備安裝調(diào)試運(yùn)行中的一些情況，并與第五代空分作了比較。 中圖分類號(hào)：TQll6．1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 杭鋼動(dòng)力有限公司氣體廠原有一套帶分子篩吸附器、增壓膨脹機(jī)、加氫除氧制氬的第五代6000m3／h空分設(shè)備。因生產(chǎn)需要，決定新上由杭氧設(shè)計(jì)制造的第六代6500m3／h空分設(shè)備。該工程1998年初開始土建，同年10月15日開始設(shè)備安裝，1999年3月28日開始分子篩活化。為了順利地配合80噸大電爐的投產(chǎn)運(yùn)行，在杭氧、浙江安裝公司二分公司、杭鋼等單位的密切合作下采用了邊安裝、邊試壓、邊吹掃的循序漸進(jìn)、一環(huán)套一環(huán)的前期準(zhǔn)備工作，為正式開車調(diào)試打下了基礎(chǔ)。 1 工藝流程簡介 該空分設(shè)備采用了全低壓分子篩常溫吸附，新型增壓透平膨脹機(jī)，規(guī)整填料塔，全精餾無氫制氬以及狹縫式主冷凝蒸發(fā)器的空分工藝流程。 空壓機(jī)出來的熱空氣經(jīng)穿流篩板空氣冷卻塔冷卻，進(jìn)入雙層床分子篩吸附器清除雜質(zhì)后分成兩路，一路經(jīng)主換熱器冷卻后直接進(jìn)入下塔；另一路進(jìn)入增壓機(jī)進(jìn)行增壓后再進(jìn)主換熱器，然后進(jìn)膨脹機(jī)進(jìn)行膨脹制冷。膨脹機(jī)出口空氣大部分直接送入上塔中部，而另一部分大約1000m3／h的空氣量旁通到污氮?dú)夤苤校c污氮匯合進(jìn)主換熱器，復(fù)熱后去分子篩吸附器作再生氣流。主塔中的下塔液空進(jìn)過冷器過冷后，一路送到上塔作上塔下部的回流液體；另一路去粗氬塔Ⅱ作冷源，液空冷源的部分蒸發(fā)和回流液空送回到主塔的上塔中部參與主塔精餾。氣氧經(jīng)主換熱器復(fù)熱后進(jìn)入管網(wǎng)，同時(shí)還從主冷抽出部分液氧送液氧貯槽，另一路經(jīng)液氧噴射器后產(chǎn)生氣氧與產(chǎn)品氧一起人管網(wǎng)。下塔液氮一路作下塔的回流液；另一路送到上塔頂部作回流液，還抽出下塔中壓氣氮去作精氬塔下部蒸發(fā)器熱源，與液氬進(jìn)行熱質(zhì)交換，中壓氣氮被冷凝后與主塔下塔送上塔的液氮一起匯合后作上塔的回流液，同時(shí)又從匯合的液氮中抽出一股液氮作為精氬塔頂部冷凝器的冷源和氬液化器的冷源；兩股液氮冷源的部分蒸發(fā)氣匯合到污氮?dú)夤苤小＜兊獨(dú)饨?jīng)主換熱器復(fù)熱后被送人氮壓機(jī)。 從上塔抽出的粗氬餾分被送人粗氬塔I中，經(jīng)過初步除氧后再送人粗氬塔Ⅱ中參與精餾，部分被液空所冷凝，冷凝下來的液體經(jīng)液氬泵抽到粗氬塔I中作噴淋液，粗氬塔Ⅱ中部分汽化的工藝氬被送到氬液化器中進(jìn)行液化。液氬再送人精氬塔中進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的全精餾，從而得到精液氬，精氬塔中的不凝性氣體直接排放到大氣中去。 該流程采用了規(guī)整填料塔加全精餾工藝，從而實(shí)現(xiàn)了無氫制氬的技術(shù)，與傳統(tǒng)的加氫除氧制氬相比，具有流程簡單、易操作、安全可靠、工況穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。 2 開車調(diào)試 2．1 第一次開車情況 在對(duì)整套裝置進(jìn)行加溫和裸冷等前期工作后，于1999年4月9日早上8：30啟動(dòng)兩臺(tái)增壓透平膨脹機(jī)，4月10日凌晨5：30，主冷出現(xiàn)氧液面。從膨脹機(jī)開車到主冷出現(xiàn)液面大約經(jīng)過了21小時(shí)，與傳統(tǒng)的6000m3／h空分相比太慢，也是我們從來沒有遇到的。原因是空分設(shè)備的主冷采用的是狹縫式主冷，由于狹縫式主冷由4只板式單元組成，每只板式單元的上部都有兩只液槽耳朵，主冷底部液面的出現(xiàn)是板式單元里的液體溢出液槽后流到主冷底部的。了解到主冷的特殊結(jié)構(gòu)后，在主冷液面升到500mm左右時(shí)，就開始調(diào)純。4月10日下午4點(diǎn)，氧產(chǎn)量達(dá)到6000m3／h，純度達(dá)99．8％；氮?dú)猱a(chǎn)量13000m3／h。經(jīng)過一個(gè)星期的連續(xù)運(yùn)行，氧氣、氮?dú)飧黜?xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。但在氬系統(tǒng)的調(diào)試中卻遇到了問題，工況不穩(wěn)定，時(shí)好時(shí)壞，呈周期性波動(dòng)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)氬氣純度低，氧含量在(25~30)×10-6。 (2)氬氣產(chǎn)量達(dá)不到合同指標(biāo)(合同指標(biāo)要求175m3／h)，一般粗氬產(chǎn)量在150m3／h。 (3)粗氬塔I、Ⅱ阻力較高，一般粗氬塔I阻力在5．3~5．5kPa，粗氬塔Ⅱ阻力在18~20kPa。 (4)起動(dòng)時(shí)間慢，需36小時(shí)以上純度才能達(dá)到10-6級(jí)。 根據(jù)以上情況，決定停車處理。經(jīng)分析研究，認(rèn)為引起氬系統(tǒng)工況不穩(wěn)定的原因是：主塔上塔氬餾分抽出口橫截面與膨脹空氣送進(jìn)上塔的橫截面之間裝有隔板，隔板上原來沖打了幾個(gè)小孔，當(dāng)氬餾分抽出量增大時(shí)，膨脹空氣也被抽到了氬餾分中。對(duì)上塔隔板小孔進(jìn)行補(bǔ)焊后，準(zhǔn)備第二次開車。 2．2 第二次開車情況 上塔補(bǔ)焊處理后，1999年4月19日進(jìn)行了第二次開車，4月19日17：46啟動(dòng)膨脹機(jī)，4月20日23：00開始送氧，氧產(chǎn)量6000m3／h，純度99．9％，并人管網(wǎng)；氮?dú)?3000m3／h，暫時(shí)放空。4月21日12：15啟動(dòng)液氬泵，開始對(duì)氬系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。從十幾天的連續(xù)運(yùn)行及工況調(diào)試來看，氧氣、氮?dú)飧黜?xiàng)考核指標(biāo)均達(dá)到了合同的設(shè)計(jì)要求，列于表1。 但氬系統(tǒng)的調(diào)試還不是十分理想。結(jié)合第一次開車時(shí)氬系統(tǒng)存在的問題，杭氧專家召開了研討會(huì)，并為進(jìn)一步調(diào)試氬系統(tǒng)提出了指導(dǎo)意見。 (1)盡可能降低上塔底部壓力和粗氬塔I、Ⅱ的阻力，在保證分子篩再生氮?dú)庑枰康那闆r下，盡可能降低上塔壓力，逐漸降低粗氬塔Ⅱ冷凝器液空液位設(shè)定值，每次5mm，每隔半小時(shí)一次；并注意觀察阻力變化和出粗氬塔Ⅱ的粗氬氣純度的變化。注意保持氧氣產(chǎn)量和純度、氬氣產(chǎn)量的穩(wěn)定。 信息來源于：教育門戶