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35000m～3h制氧机提氩改造及效益

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文章编号:100929425(2002)0420028204收稿日期:2002202205;修回日期:2002204216作者简介:王庆洪(1968-　),男,1991年毕业于西安交通大学低温技术专业,现工作单位鞍钢集团新钢铁公司生产部,工程师。

35000m 3/h 制氧机提氩改造及效益王庆洪1,孙长虹2,王开君3(1.鞍钢集团新钢铁公司生产部,辽宁鞍山　114021; 2.鞍钢集团新钢铁公司氧气厂; 3.鞍钢集团公司计财部) 摘要:本文介绍鞍钢氧气厂1#35000m 3/h 制氧机进行改造,增设了杭州制氧机厂生产的650m 3/h 提氩设备后的运行情况及由此产生的经济效益。

关键词:大型空分设备;改造;提氩;运行;经济效益中图分类号:T B662 文献标识码:BR etrofitting 35000m 3/h oxygen plant by adding an argon recoverysubsystem and economic benefitsWang Qing -hong 1,Sun Chang -hong 2,Wang kai -jun 3(1.Production Department o f New Iron &Company subordinate to Anshan Iron &Steel G roup Co.,Anshan 114021,Liaoning Province , 2.Oxygen Producing Factory o f New Iron &Steel Company subordinate to Anshan Iron &Steel G roup Co., 3.Planning and Accounts Section o f Anshan Iron &Steel G roup Co.)Abstract :The paper describes the retrofitting of 1#35000m 3/h oxygen plant installed in Oxygen Producing Factory of Anshan New Iron &Steel C om pany which was performed by adding a 650m 3/h arg on recovery subsystem produced by Hangzhou Oxygen Plant Manu factory.The paper highlights the operating conditions after retrofit and the resulting economic benefits.K eyw ords :Large scale air separation plant ;Retrofit ;Arg on recovery ;Operation ;Economic benefits1　前言鞍钢氧气厂1#35000m 3/h 制氧机是由日本酸素公司引进,于1978年12月份投产。

因当时用氩量少未随之引进提氩设备,但设计中预留了提氩所需的各工艺抽口。

随着鞍钢全转炉、全连铸的实现,生产所需氩气量大幅度增加,为此,借该制氧机组2000年8～9月计划检修之机,改造增设杭氧产650m 3/h 提氩设备,并于2000年10月开始调试生产。

自投产以来,设备运行较为稳定,供氩不足状况得以缓解,特别在其他制氧机出现故障或停机检修时,为保证氩气的正常供应发挥了重要的作用;因增设提氩设备后改善了空分主塔精馏工况,特别是上塔的精馏潜力得以进一步挖掘,主要产品产量有所提高,机组的能耗指标明显下降,综合经济效益显著。

2　改造提氩及工艺流程说明1#35000m 3/h 制氧机2000年8月15日到9月9日计划检修近一个月,为缩短改造工程工期,减少对生产的影响,氩塔等主要设备在空分检修前,采用外部独立冷箱预先安装,利用原有厂房作为净化间的方式,提前于7月底基本安装完,机组检修期间再进行了必要的工艺管道接点。

该套650m 3/h 提氩设备,系应用传统的氩气生产工艺流程,即从上塔第36块塔板抽取含氩8%挖潜改进～10%的氩馏分,在粗氩塔(填料塔)中,经过精馏提纯得到纯度为96%～98%的粗氩,其回流液返回到上塔同一块塔板上。

将粗氩引入氩净化装置中,在以钯触媒为催化剂的除氧炉中加过量氢,除去粗氩中含量为215%左右的氧,获得含氧为2～5×10-6的工艺氩。

然后工艺氩在精氩塔(塔板式)中进行精馏,净化掉工艺氩中的氮和过量氢,获得液态的精氩。

粗氩塔的液空来自液空过冷器,液空蒸汽与膨胀空气汇合后返回空分上塔。

粗氩塔特点是采用高效填料塔,其优点在于安装方便,塔径小,塔内阻力低,节能且分离效果好,工况稳定;精氩塔仍采用传统的筛孔塔板型式,共70块塔板,其冷源为液氮。

工艺氩液化后由第55块塔板进塔。

该套提氩设备的主要设计参数参见表2。

3　改造投产后空分及氩提取系统运行情况311　改造提氩前后空分主要工艺参数的变化情况氩馏分抽取自上塔膨胀空气进料口之下,回流液同时回到上塔,因此上塔精馏段、提馏段的回流比发生变化,氧、氮、氩等成分分布随之发生变化,精馏工况得以进一步改善。

提氩之前,由于空气中含量为01932%的氩在空分塔中不断积聚,使上塔精馏段最高氩含量达到7135%,提馏段最高氩含量达到8%,为保证空分的正常运行,一部分氩随下流液体进入液氧,由氧产品带走而影响氧纯度;另一部分氩随着上升蒸汽上升,为减少氩组分在精馏段过量积聚而随污氮气排放掉,以便保证在上塔顶部得到高纯度的氮气,所排放污氮气中,氩气的含量与含氧量成正比,如图1所示。

大量排放含氩和氧气的污氮气必然降低氮的平均浓度,从而降低氧产品的提取率。

图1　排放污氮气中氧、氩含量比(体积比) 自上塔提馏段第36块塔板处抽取氩馏分进行提氩,回流液回到同一塔板上,加之液空进上塔流量减小后,上塔提馏段、精馏段的回流比发生变化,如图2所示。

3—3段(液空与膨胀空气进料口之间)因液空进塔减少相对较多,回流比下降(由0192降低图2　提氩前后上塔各段回流比比较为0170),4—4段(膨胀空气进料口与氩馏分抽口之间)的回流比因氩馏分抽气量较多而增幅较大,其它各段的回流比均略减小且变化幅度不大。

工况改变后,上塔中氩富积区下移,精馏段最高氩含量降为410%,提馏段最高氩含量增加到12%～13%,且上塔内氩组分总积聚量减少,上塔精馏工况明显改善。

精馏段含氩量降低同时,污氮中含氩、氧量随之降低,平均氮浓度可由9613%～9616%提高到9813%以上。

随着氮纯度增加有望提高氮气产量,但受原上塔精馏段结构及氮气产品管道等客观条件限制,特别是要保证污氮量以满足切换式换热器自清除的要求,氮气产量无明显增加;提馏段中5—5段下流液体中含氩量降低,使液氧中含氩减少,氧产品纯度提高,在保证原有供氧纯度的情况下,能够有效提高氧产量,氧提取率由提氩前的86%左右提高到91%左右(提氩前设计值为8714%)。

改造提氩前后空分的主要工艺参数见表1。

提氩前后上塔氩成分改变情况见图3,图4。

3.2　氩提取系统运行情况该提氩装置自2000年10月调试投产以来,其主体设备运行基本可靠。

在试车、投产及日常工艺调整的过程中,曾经遇到了一些问题,如粗氩塔冷凝蒸发器10%液空回流管道堵塞、水环式粗氩压缩机叶轮结垢等。

经过充分的分析研究,进行了必要表1　提氩前后空分的主要工艺参数比较比较项目提氩前提氩后工况Ⅰ工况Ⅱ工况Ⅰ工况Ⅱ空压机排气量,m 3/h195000190000195000190000进塔空气量,m 3/h 3190125185250190125185250进塔空气压力,MPa 015015101495015进塔空气温度,K 303303302301下塔阻力,kPa121311141312上塔上部阻力,kPa 315313315315上塔下部阻力,kPa 25162418251224膨胀机膨胀量,m 3/h 3336700370002800027000膨胀机进口压力,MPa 01480148201480148膨胀机出口压力,MPa 010350103501035010349污氮气量,m 3/h 131015127140127900124230污氮气纯度,%96951698129810纯氮气量,m 3/h 24000240002420024100纯氮气纯度,%991999991999991999991999产品氮气温度,K 291292292294平均氮浓度,%9616961398149813氧气产量,m 3/h 33500325003600035000氧气纯度,%9915991599159915产品氧气温度,K 289288291293液氧产量,L/h 12501250875834液氮产量,L/h 1042104010401000氧提取率,%86114851859116591144 注:3切换损失按215%进行计算; 33检修及提氩前为提高液氧产量运行两台膨胀机,检修及提氩后运行一台膨胀机。

图3　不抽氩馏分的上塔组分分布图图4　抽氩馏分的上塔组分分布图的工艺调整和改进,使该套装置的工艺操作手段不断完善,能够保证稳定生产,正常供氩。

该提氩装置的部分运行参数见表2。

表2　氩提取试运行及经过工艺改进后主要参数比较比较项目试车运行期间参数调整工艺之后参数设计参数氩馏分量,m 3/h 19250～2065023800～2415025560 含氩,%815～910817～108～10 含氧,%91～911590～911590～92 含氮,%≤0112≤011≤0106粗氩量,m 3/h 550～590680～690710(合同值650) 含氩,%9415～96189511～951896 含氧,%212～317213～216215 含氮,%118～210116～118115粗氩冷凝蒸发器　温差,K2102102105～116工艺氩量,m 3/h 560～600690～710729 含氧,×10-6≤4≤2≤2 含氢,%2189～31972165～31981～215 含氮,%115～210≤116116 含氩,%9415～951495～969516粗氩产量,m 3/h 450～480600～610650(合同值600) 纯度,%991999991999991999 含氮,×10-6≤5≤5≤5 含氧,×10-6≤2≤2≤2 含氢,×10-6≤1≤1≤1精氩塔排放气,m 3/h 1817～202514123氩提取率,%25～26183310～34113518 3组分含量为:2115%Ar ,5%H 2、7315%N 2由表2氩产量比较得知,实际运行的产量超过了合同值指标,但略低于设计期待值。

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35000m 3／h空分设备氮塞的原因及处理

35000m 3／h空分设备氮塞的原因及处理


气取 出量大 ，先是 导致 主换热器 中部 温度 和冷端正流 空 气温度降低 ，使进 入下塔 的空气 的含湿量大 ，下塔液 空
２ 空分设备性能参数 ．
该 空分设备性能参数见下表 。
纯度稍降低。由于中部温度 由高压空气量通过 ＰＤ调节 Ｉ
３ ）下煤管 Ａ上端安有清塞机。
炉安全稳定运行 ，减少 了因断煤 而带来 的经济损失。
／ ｆ ／ ｍ ｈ） ／ （ ／ｈ） ｍ ／ ｆｌ ／ Ｉ ｈ） ｌ
纯 度
（ ） ％
多次出现粗氩塔氮塞故 障 ， 仅影响氩气生 产 ， 氧气 不 对
的生产也造成一定的影 响。分 析粗 氩塔 的氮 塞原因 ，找 出解决方法 ，保 液 氧 氮 气
主换热器同高压液氧换热 ，最后高压空气节 流膨胀进 入
二、粗氩塔氮塞 的原 因及处理方法
在正 常工况 下 ，粗 氩塔 的氩 馏 分 氧含 量设 定值 为
９． ， １１ 若氩馏分 氧含量低于 ９．％，粗氩 塔就会出现 ％ ０５
轻微氮塞；氩馏分氧含量低于 ９ ％，粗 氩塔就会出现严 ０
重氮塞。发生氮塞 的原 因主要有 以下几 个方面 ： 产品 ①
液 氮 液 氩
３ ０ ２５ ０ ２５ ０ ０ ４ ０ ００ ０
１５ ０ ０ １ ０ ５ ４
３ ０ ｌ ０ ０ ４０ ０ ０ ４ ０ ００ ０
０ １４ ０ ５
３ ０ ５７ ０ ０ ４ ０ ００ ０
２０ ０ ０ １４ ５ ２
９ ７ ９． ９ ． ９７ ５×１ 。０ ０。 ２ 。 。
流 比增大 ，氩馏分氧含量降低。 在这 套 空 分 设 备 中 ，３ Ｏ ａ的 氧 气 经 调 节 阀 ．ＭＰ
Ｆ １ １Ａ直接送给用户 。为了保证工况 稳定 ，设置 了 １ ｖ ５０ 个氧气放空阀 Ｆ ５ ０ ，这两个阀门均采用流量 自动调 ｖ１ １Ｂ
关于优化20000m3h空分设备操作提高氩纯度的研究

关于优化20000m3h空分设备操作提高氩纯度的研究

TECHNOLOGY AND INFORMATION
工业与信息化
关于优化20000m3/h空分设备操作提高氩纯度的研究
石伟 湖南湘钢梅塞尔气体产品有限公司 湖南 湘潭 411101
摘 要 本文从控制系统波动、优化粗氩塔控制、调整精氩塔控制几方面入手，提出了20000m3/h空分设备操作的 优化策略，并展开了为期6个月的操作分析。结果表明，这些优化操作策略能够达到提升氩纯度、降低氩产品中含 氧含氮量的效果。 关键词 空分设备；操作优化；氩纯度
参考文献 [1] 周金城.20000 m3/h内压缩流程空分设备主换热器操作方法改进
[J].低温与特气,2018,36(3):30-33. [2] 焦兆文.优化20000m3/h空分设备操作提高氩纯度的实践[C].中
国金属学会.第十一届中国钢铁年会论文集——S17.冶金设备与工程技 术.中国金属学会:中国金属学会,2017:412-415.
3 结束语 综上所述，在保证ห้องสมุดไป่ตู้分主塔工况的物料与冷量动态平衡的
条件下，依托控制系统波动、优化粗氩塔控制、调整精氩塔控 制，达到了降低氩产品中含氧量、含氮量的效果。实践结果表 明，在引入前文所述的操作优化方法后，氩产品的纯度均稳定 在99.9995%以上；氩产品中的含氧量、含氮量均呈现出明显下 降趋势。
引言
高纯度氩产品的市场需求量较高，且有着极为可观的利 润。因此，更新调整20000m3/h空分设备操作推动氩纯度提升成 为各气体生产单位的关注热点，拥有极高的研究现实价值。
1 20000m3/h空分设备操作的优化策略 1.1 前提条件 控制空分主塔工况的物料与冷量动态平衡是保证氩塔正常
运行的前提，为了提升空分主塔的稳定性，需要对粗氩塔精馏 工况展开优化调整。实践中，必须将加工空气量、氮、氧、氩 气产量与纯度维持在平衡水平，达到提升精馏效率、氩产品质 量以及氩纯度的效果。
空分论文

空分论文

宝钢30000N M3/h空分设备的技改及效果李杨中冶南方工程技术有限公司动力室湖北武汉市青山区冶金大道12号，邮编430080摘要：介绍了宝钢3#30000m3/h空分设备改为分子筛流程的设备增设、更新、修复的基本情况，比较了改造前后的运行状况。

改造后的空分设备，稳定性和安全性明显改善，而且氧气、氮气的产量增幅达14.14％和15.87％，新增氩气产量为300m3/h。

关键词：大型空分设备；切换板翅式；分子筛吸附；改造；效果宝钢3#30000m3/h空分设备由日本神户制钢所提供，为切换板翅式流程，设备于1987年5月建成投产。

其主要技术参数为：氧气产量（NM3/h）：30000 纯度（％） 99.6氮气产量（NM3/h）：30000 纯度（％） 99.999液氧产量（NM3/h）：600 纯度（％）99.6液氮产量（NM3/h）：100 纯度（％）99.999液氩产量（NM3/h）：400 纯度（％）99.999氧提取率（％）： 85.1单位制氧能耗（KWh/NM3）：0.4561987年6月该设备顺利通过考核，各项指标均已达到并略有超过。

投产初期设备运行状况较好，自1990年开始，设备开始逐步恶化，到1997年10月该设备共发生需停车处理的事故达12次之多。

特别是1991年元月保冷箱大开裂，珠光沙喷出事故发生后使冷箱内设备受损，一些管道变形，使事故频率大幅增加，一些主要技术指标下降和能耗增高如：氧气产量（NM3/h）： 30000降至27000氮气产量（NM3/h）： 30000降至28000氧提取率（％）： 85.1降至73单位制氧能耗（KWh/NM3）：从0.456升至0.52设备事故的频繁发生使宝钢全厂的氧、氮、氩等能源介质的稳定和可靠供应发生了问题。

严重威胁着从炼钢到轧钢各主体车间的生产。

故宝钢3#空分设备的改造工作迫在眉睫。

此外3#空分设备工艺落后，能耗高，可靠性差，改造更是势在必行。

关于空分设备增加提氩装置的操作和优化

关于空分设备增加提氩装置的操作和优化

关于空分设备增加提氩装置的操作和优化摘要：简述了柳化空分提氩系统的流程，就制氩装置运行过程中出现的问题，定性地分析了氩系统的优化操作和改进方案。

关键词：全精馏无氢制氩；提氩系统；优化操作一、前言柳州化工股份公司制氧能力28000Nm3/h（标准立方米/小时）的大型空分装置与壳牌粉煤气化项目配套设计。

为了综合利用现有资源，通过技术论证和市场调研，柳化大力气体厂决定在空分装置上直接串入提氩装置，采用无氢除氧工艺技术（也称全精馏制法），无氢除氧工艺流程简单、操作简单、能耗低、效益高，具备了其它工艺无法比拟的优势，是最先进的制氩工艺，氩的提取率能达到60%以上。

该装置可生产出市场需求量大、产品效益好的液氩产品。

该项目把提氩装置的设备和管道一起放到空分的冷箱内，最大限度降低冷量损失，既稳定空分装置的操作又降低液氩的生产成本。

二、技术原理与生产流程1、技术原理本项目采用无氢除氧工艺提取纯氩，其原理是利用氧气、氮气、氩气的沸点不同，采用精馏原理进行分离，其中氮的沸点（-195.78℃）、氧的沸点（-182.83℃）和氩的沸点（-185.7℃），由于氧的沸点比氩高，在精馏过程，高沸点组分氧被大量地洗涤下来，形成回流液返回空分上塔，此外，氩的沸点比氮高，高沸点的氩被洗涤下来，少量低沸点氮作为废气排放。

通过低温精馏法，在粗氩塔中完成氧－氩分离，在精氩塔中完成氩－氮分离，从而得到纯氩。

2、工艺流程本项目的低温全精馏制氩的所有设备均置于空分设备的保冷箱内，粗氩塔I、粗氩塔II、精氩塔均为填料塔。

在粗氩塔I、粗氩塔II内，气态氩馏份沿填料盘上升，由于氧的沸点比氩高，故高沸点组分氧被大量地洗涤下来，形成回流液返回上塔。

粗氩塔I底部的液氩经液氩泵加压后打入粗氩塔II上部作为回流液；因此，上升气中的低沸点组分氩含量不断提高，最后在粗氩塔I顶部得到含氧≤2ppm、含氮<1%的粗氩气，粗氩气在粗氩冷凝器中被液空冷凝成粗液氩。