全精馏无氢制氩系统启动指导

重庆朝阳气体公司 幸 钢 2007年12月21日

全精馏制氩优化操作法是在我公司老领导、老专家的指导下，通过一万八制氧机所有操作人员在实际操作中的经验积累，经过大家深入地研究、讨论，最后总结出这样一套理论化、系统化的操作法。

何谓全精馏制氩优化操作法呢？首先要知道什么叫全精馏制氩。在空分流程中，全精馏制氩是与加氢除氧提氩流程相区别的一种先进制氩流程。它革除了传统加氢除氧提氩流程的氩压机、脱氧炉、干燥器等塔外设备，粗氩塔、精氩塔和上塔都采用精馏效率较筛板塔更高的填料塔。氩馏份中的氧、氮的清除都在保冷箱内通过精馏来完成。是现代最先进的制氩流程。采用该流程的制氧机的氩提取率已大于85%。正是因为它的先进性，操作上也需要更高操的技巧才能实现它的先进性。所以，就要优化操作。那什么是优化操作呢？优化操作就是通过对工艺过程的有效实现合格氩产品的生产最大化。

对全精馏制氩优化操作可分为两个方面：一是氩系统的启动优化操作；二是氩系统的日常优化操作。启动又分冷启动和热启动。在这里先对冷启动的优化操作进行探讨。

我们先来看一下全精馏制氩冷启动的常规操作。按设备的操作说明的要求，当主塔稳定后先投入粗氩塔，待粗氩合格后再投入精氩塔。这个等待过程我们称之为氩富集阶段。在此阶段中将

出现两个矛盾：一是，粗氩量与氩富集之间的矛盾；二是，氩馏份与氩富集之间的矛盾。要氩富集加快则要求粗氩量越小和氩馏份越高，但氮塞机会越大。一旦发生氮塞将大大延缓氩富集。这两个矛盾的焦点就是粗氩塔氮塞。优化操作法将使这两个矛盾迎刃而解。

全精馏制氩系统启动的优化操作就是用最短的时间使产品液氩纯度合格。氩系统启动的优化操作过程包括：启动前的准备、粗氩塔工况的建立、精氩塔工况的建立、氩富集直到纯度合格。优化操作就是要缩短这几个过程的时间。

首先，全精馏制氩系统的启动必须具备以下条件：主塔工况稳定、冷量充足、粗氩塔已预冷充分、粗液氩泵已预冷好。准备工作就围绕以下几点展开。

1、主塔工况稳定是填料氩塔调纯的常识。但怎样才算稳定？稳定多久为好呢？没有一个统一的说法。有一个比较有影响的说法是：要等到氧氮产品的纯度合格、产量都达到设计产量后才算稳定。但我觉得这种说法值得商榷。因为在氩塔未投用前氩馏份量远远低于投用后的正常值。氩组份将在上塔提馏段富集，增加了该段氧氩分离难度，必定影响氧的提取率。因此，氧产量此时不可能达到设计产量。此外，要使粗氩塔投入时波动最小，精馏工况尽快建立，必须控制氩馏份在较低水平，这也要求氧产量低于设计值。综上所述，我认为主塔稳定的标志是氧氮纯度合格，氩馏份靠近低限，含氧稳定在4%O2左右。这就要求在氧纯度合

格后，不要急于提高氧产量，应稳定一段时间，待氩馏份降到4%O2后再缓慢提高。

2、冷量充足就需启动两台膨胀机，而且尽量满负荷运行。为减小对主塔的影响，可增大旁通量，少量进入上塔。

3、、粗氩塔应充分预冷。在主塔调纯结束后就应微开液空节流阀V701（6%~11%）对粗氩冷凝器进行预冷，粗氩放空阀V712保持全开。粗氩二塔底部液位达规定值是粗氩二塔预冷充分的标致。提高主冷液位（3700mm）和粗氩二塔液位（1800mm），以补偿启动粗液氩泵时短时间内粗氩塔对冷量的大量需求。

4、粗氩二塔液位大于1000mm就可预冷粗液氩泵。粗液氩泵要充分预冷，混合气盘管喷液是氩泵预冷好的重要标志。对短期停机最好不停泵，让它打循环，但要保证有足够合格的密封气。

其次，准备工作完成后就可投入粗氩塔。在启动粗液氩泵前要事先逐步开大粗氩塔冷凝器的冷源——液空节流阀V701，使氩馏份量大于正常时的50%以上。这样才能保证在启动粗液氩泵后粗氩塔尽快建立工况，不至于液氩直接回到主冷破坏氧纯度。泵启动后，只要主冷液位不过低就应逐渐提高粗氩塔阻力，尽快使阻力和流量达到正常值，并逐步关小粗氩放空阀，使粗氩流量小于设计值，经验值200m3/h。同时，缓慢提高氩馏份至6~8%Ar。并微开V706预冷精氩塔。操作步骤：

1、快速开大V701至20%左右，使FI702大于10000 m3/h。V703全开，V713开度30%，粗液氩泵变频器设定45Hz。启动

粗液氩泵，或提高粗液氩泵压力至670Kpa，

再次，粗氩塔稳定后，粗氩纯度（AI705）大于80%就可投入精氩塔。在投入精氩塔之前，应确认精氩塔冷却充分，以精氩塔底部产生液体为标致。为避免空分停车时进入氩系统的氮气在局部富集，应首先用粗氩液化器顶部吹除阀进行吹扫，然后投入粗氩液化器和精氩塔，逐步关闭粗氩放空阀。把精氩塔产生的液体全部回收到粗氩二塔底部。为利用精氩塔的除氮能力，应使该塔建立正常阻力。并调节精氩塔冷凝器氮侧压力减小精氩塔压力波动。

这样就建立了一个循环：粗氩二塔——粗氩液化器——精氩塔——粗氩二塔。由于粗氩塔和精氩塔的除氧、除氮作用，在精氩塔得到的液体的氩纯度越来越高，而此循环中氩总量不断增加，氩组份得到了不断积累。这个阶段我们把它称为氩聚集阶段。此阶段花费时间最长，因此是优化操作的重点。也即应尽力缩短氩聚集时间。怎样才能缩短该阶段的时间呢？从系统分析的关点来看，就是多进少出。现在并没有产品液氩输出，也没有氩气放空，那就只有一个途径——多进。所以此阶段应在保证粗氩塔不发生氮塞的前提下控制较高的氩馏份，粗氩产量可达到设计值的80%左右。

总之，我们的目标是通过对以上各阶段的优化操作，实现缩短出氩时间，达到冷启动十小时出氩的国内先进水平。