氮塞的形成原因主要是从上塔提馏段抽出的氩馏份含氮量增加,在粗氩冷凝器中聚集,使粗氩冷凝器有效换热面积和换热温差减小,热负荷降低,氩馏份抽取量减少,严重时直至为零,从而使氩系统瘫痪。氮塞如处理不及时发现及时处理,不仅会使氩系统瘫痪,中断氩产品供应,处理不及时也会导致主塔工况恶化,氧产品纯度破坏,无法供气。
一、造成氩馏份含氮量增加的原因分析
1、分馏塔压力波动过大
由分子筛倒换、放空阀故障;空分系统阀门故障等原因,造成上塔压力大幅波动,氩馏份抽取量(FIC—711)也随压力变化产生大幅波动,上塔的进出物料随之波动,填料上平稳的气、液精馏状态被破坏,使氩馏份抽口区域的气、液中含氮量增加,氩馏份的含氮量增加。所以在日常操作中应尽量保持塔压稳定,避免大幅波动,考虑到分子筛倒换造成的压力波动不可避免,可适当使富氩区上移以减少其影响。
2、进塔空气压力降低
分子筛充压过快,空压机压力补偿滞后;空分系统阀门故障等原因,使进塔空气压力降低,塔内上升气减少阻力下降,回流比增大,氩馏份抽口区域下流液中含氮量增加,使氩馏份含氮量增加。
3、V1液空节流阀波动大
V1阀在自动控制时,由于各种原因造成的液空液位波动幅度大;或V1阀本身故障等情况,造成V1阀开度波动大,进上塔的液空量时大时小,造成提馏段回流比时大时小,提馏段精馏不好氧氮氩分离因难,氩馏份抽口区域含氮量增加。这时应手动控制V1阀。
4、V2液氮节流阀开度过小
在回下塔液氮不变的情况下,V2阀开度过小,会使主冷热负荷降低,富氩区下移,氩馏份含氮量增加。V2开度过大,主冷热负荷增加,富氩区上移,氩馏份含氩量减少。在调整主冷热负荷时应同时考虑液空、液氮、氧气纯度;氩馏份含氩量等指标要求,通过液氮回下塔阀V20与V2的相互配合来完成,不能顾此失彼。调整时应以微调为主。
5、液空纯度偏低
液空纯度偏低时,液空的饱和温度偏低,液空量增加,下塔液空液位升高,在粗氩冷凝器液空液位和工作压力不变的情况下,粗氩冷凝器温差变大,氩馏份流量增加。回上塔液空纯度偏低加重提馏段精馏负担,富氩区下移,氩馏份含氮量增加。
液空纯度偏高时正好与之相反,会造成氩馏份含氩量降低,所以应通过V4和V20两个阀门的配合调整,在保持下塔顶部液氮纯度的同时把液空纯度控制在35%~38%之间。
6、低压氧过大
出装置低压氧过大时,上塔底部上升气减少,回流比增大,富氩区下移,氩馏份含氩量增加,氩馏份含氮量有所增加。低压氧偏小时,上塔底部上升气充足,富氩区上移,氩馏份含氩量减少。这时应依据氩馏份含氩量(A1—701)合理调节低压氧送出量。
7、氮气送出量过小
氮气送出量过小,上塔压力升高,富氩区下移,氩馏份含氮量增加,反之则相反。这时应适当增加氮气送出量。
8、氧产量过大
在进塔空气量不变的情况下,氧气量偏小,氧纯度升高,氧的提取率降低,富氩区上移氩馏份含量减少。氧产量过大时,氧纯度降低,富氩区下移,氩馏份含氩量增加同时含氮量也增加,此时应依据进塔空气量合理调节氧产量。
9、主冷氧液位控制过高
主冷液氧液位控制过高,底部液氧静压差增大,底部液氧
温度偏高,主冷有效换热区域和温差减小,热负荷降低,富氩区下降,氩馏份含氮量增加,这时应适当降低主冷液面。
10、粗氩I塔粗氩液位控制不当
正常运行时,粗氩泵运转频率偏大,调整不及时;或因FIC—711流量减少,没有及时降低泵频等情况使精氩液位持续并快速的下降,大量粗液氩回流主塔,上塔提馏段回流比增加,主冷液位升高,氧气纯度降低,富氩区下移,氩馏份含氮量增加。所以在日常工作中应有专人负责监测和调整粗氩液位,保持其稳定。
11、制冷量的影响
在进塔空气量不变的情况下,增加膨胀机制冷量或进塔空气温度降低,使装置总制冷增加,液氧产量增加,主冷热负荷有所降低上塔富氩区下移,氩馏份含氮量增加,这时应适当增大V20和V2的开度,增加进塔空气量,把主冷热负荷调到正常。
12、精氩塔工况不好
精氩塔阻力大;精氩冷凝器温差小;精氩冷凝器液氮液位低;V751排放量小;精氩塔氮塞等情况造成FIC—711抽量减少,发现和调整不及时,粗氩冷凝器氮气聚集量增加,严重时造成氮塞。
二、“氮塞”后的处理
正常运行时,应由专人负责监测和调整氩系统,一旦发生氮塞,应力求早发现,早处理。发现早处理及时,对氩工况的影响就小也容易恢复。发生氮寒后主塔的操作思路是通过适当增加氮气取出量,适当减少氧气取出量;停止低压氧送出;适当增加液氮取出量;增加主冷热负荷;等方法使富氩区上移,氩馏份中的含氮量减少。氩系统的操作思路是打开V765排放不凝氮气,尽量保持FIC—711的流量。保持粗氩I塔粗氩液位相对稳定,依据FIC—711的流量合理调整粗氩泵运转频率和回流阀的开度,避免调整不及时将大量粗液氩打入主塔,破坏主塔工况加剧氮塞的恶化。
2、严重氮塞
严重氮塞时,精氩塔压力升高,V751自动全开。FIC—711、FIC—6流量迅速减小,粗氩液位暂时升高。这时氩系统应立即打开V763排放不凝氮气,依据FIC—711的流量调整粗氩泵运转频率和回流阀开度,主塔可选择采用调高空压机排气压力,增加主冷热负荷;适当增加氮气取出量,适当减少氧气取出量;适当开大液氮送出阀;停止低压氧气送出;必要时可适当开大V20液氮回流阀等方法调整富氩区上移,同时调整液氧排放阀的开度,保持主冷液面稳定。待FIC—711流量AI-701纯度逐渐恢复至正常时,逐渐关闭V765,调整工艺氩流量FIC—6流量和恢复精氩系统的运转。
三、注意事项
1、氮塞时为增加主冷热负荷而迅速大幅开大V2阀。虽然开大V2阀能增加主冷热负荷,但短期大幅开大V2阀会使上塔回流液在一定时间内突然增大,氩馏份含氮量继续增加,不利于氮塞工况的恢复。
2、氮塞时,随着FIC—711流量的减少,粗氩I塔上升气减少阻力下降,填料上的液体下流,粗氩液位会升高。此时不应依据粗氩液位的高低来进行泵频和回流阀的调整而依根据FIC—711流量的减少,果断降低粗氩泵运转频率或开大回流阀,避免将粗氩打入主塔,破坏液氧纯度,更使提馏段回流比增大氩馏份含氮量增加,加剧氮塞工况的恶化。
3、氮塞时随着FIC—711抽量逐渐减少,粗氩泵频率降低过快和回流阀开度过大。一方面会造成主塔提馏段回流液迅速减少,主冷氧液面降低,换热面积减少,热负荷降低,不利于氮塞的恢复。另一方面又顾忌到粗氩液位上涨迅速但又不能淹没馏份进口而在FIC—711流量没有恢复时被迫关小回流阀增大粗氩回流量回上塔,使工况反复并恶化
塞死。所以在正常运行时粗氩液位不应控制过高或过低,发生氮塞时依据FIC—711流量的变化和粗氩液位上涨速度合理调整泵频和回流阀开度。
总之氩工况的调整是一个复杂而繁琐的过程,要求操作工既要有高度的责任心,严密监视工况,及时调整,将氮塞处理在萌芽状态,更要求操作工考虑要全面,并熟练掌握各种工况状态下的应对措施,操作时幅度要小,并对工况有正确的预判和操控能力,才能保持氩工况的稳定运行。
