氩系统的优化操作与技改

凯伦

栗艳敏  肖宇 河南省济源市豫光金铅股份公司制氧厂  459000

摘要： 在氩系统操作中，对操作过程中存在的不足，进行分析，总结，学习借鉴，不断对操作进行优化，并对新系统进行技改，使投氩过程中物料损失，冷量损失大幅减少，投运时间大幅缩短。节约能耗，提高经济效益。

关键词 ：粗氩塔 置换 精氩塔 计量筒  优化操作 打液 气蚀 技改

前言

从粗氩开始投运到精氩合格，如何缩短投运时间，减少物料损失，冷量损失是操作的要点。河南豫光金铅股份公司制氧厂先后建成四套空分，分别是4000空分，6000空分，10000空分，15000空分。对建成时间比较早的4000和6000空分操作不断进行优化，并根据操作过程中积累的经验，对10000空分进行一些技改，后来又根据10000空分技改后存在的缺陷对15000空分又进行一些技改，使粗氩开始投运到精氩合格时间大幅缩短，物料损失，冷量损失大幅减少，以下是各个空分操作优化过程和技改过程的总结。

一  4000，6000空分氩系统没有优化前的操作

从2001年到2005年公司先后建成了4000和6000两套空分。因为当时刚刚接触到制氧，人员操作水平处于初级阶段，缺乏操作经验。所以投氩过程严格按照厂家提供的操作规程，操作过程是：逐渐开大粗氩冷凝器液空进液阀V3，使冷凝器开始工作，氩馏分在冷凝器里与液空换热后被冷凝，并在粗氩一塔底部积起一定液位，然后启动液氩泵，液氩泵把粗氩一塔底部的液体打到粗氩二塔，建立起粗氩塔的稳定工况。经过粗氩一塔和二塔的精馏，氩馏分含氧逐渐降低，工艺氩含氧也逐渐降低。当工艺氩含氧小于2ppm后投入精氩塔。逐渐开大工艺氩进精氩塔阀门V6，然后逐渐开冷凝器进液阀V5，冷凝器开始工作，这些工艺氩在精氩塔冷凝器里与液氮换热被冷凝，并在精氩塔底部积起液位，因为投入精氩塔前精氩塔含氧比较高，所以精氩塔底部积起的液体含氧也很高，只有排掉，然后继续积液，排液。就这样反复很多次置换，直到精氩塔含氧小于2ppm，然后开精氩塔进计量筒阀门V708用液体反复置换计量筒，直到计量筒含氧小于2ppm，然后调节工况至正常。在反复置换精氩塔和计量筒过程中，需要消耗大量的液体。后来改变操作方法把精氩塔和计量筒作为一个整体，一起置换，但仍然需要消耗大量的液体。

二  4000，6000空分氩系统操作优化过程

如果把这些消耗在置换上的不合格液体回收到粗氩塔，再次经过粗氩塔精馏成为合格液氩，会减少液体排放减少损失。经过讨论后，在计量筒底部吹除阀V755与粗氩一塔底部吹除阀V753之间用金属软管连接起来.并在V753后增加吹除阀。（图片一）操作方法是，当工艺氩含氧小于2ppm时，投入精氩塔，全开精氩塔进计量筒自动调节阀V708，当计量筒积起一定液位后，缓慢开V755，并开V753阀前吹除阀。当吹除阀有连续液体出现后缓慢开V753全关吹除阀。利用液位高差，使计量筒内液体打到粗氩塔。

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这样操作存在缺陷，因为金属软管没有保温，液体容易气化，加上V753管道离氩泵进口较近，打液过程容易造成氩泵气蚀。引起氩工况波动，因此这种操作方法，经过试用一段时间后没有被采用。

对精氩塔与计量筒的置换是对氧的置换，有人建议在工艺氩含氧合格前，先用高纯氮气将精氩塔与计量筒内含氧降下来，然后再用液氩置换，以达到减少液氩损耗的目的。同时还可以缩短精氩的合格时间。方法是：在氮气中压缓冲罐底部吹除阀上接黑皮管，将氮气引到计量筒底部吹除阀V755，使氮气经过V755进入计量筒与精氩塔，最后由精氩塔废气放空阀V760处排出。这种方法确实缩短了精氩的合格时间和减少了液体的损耗，但这种方法也存在隐患，因为氮气温度相对精氩塔和计量筒为高温气体，进入精氩塔后，增加设备的热应力损坏，因此这种方法经过试用一段时间后，没有被采用。经过试用氮气置换后，发现用气体置换可以减少冷量损失。

在工艺氩含氧降低过程中，会出现工艺氩含氧低于精氩塔含氧的情况，因为工艺氩含氧没有降低到2ppm，一般都直接放空扔掉。能不能把这些含氧低于精氩塔，原本放空的工艺氩引到精氩塔加以利用，同步冷却，置换精氩塔。后来4000空分和6000空分采用工艺氩气体置换的方法以后，使冷量损失大幅减少。

具体操作：

当粗氩塔工况稳定后，工艺氩含氧降低到接近精氩塔含氧时，开工艺氩进精氩塔阀门V6，使工艺氩进入精氩塔，不投入冷凝器，开精氩塔进计量筒自动调节阀V758，稍开计量筒底部吹除阀V755，使工艺氩从计量筒底部吹除阀V755和精氩塔废气放空阀V760处排出。并用V755和V760的开度来控制工艺氩流量。随着粗氩塔的精馏，工艺氩含氧逐渐降低，精氩塔和计量筒里的含氧也逐渐降低。直到工艺氩含氧合格，精氩塔和计量筒里的含氧也跟着很快合格。然后再投入精氩塔冷凝器和蒸发器，调整精氩塔工况至正常。这种操作方法充分利用了原本放空的工艺氩，同步冷却，置换精氩塔，缩短了精氩的合格时间，同时，置换过程中没有投入冷凝器，使冷量损失也降低了。直到现在4000，6000空分一直采用这种置换方法。

三 10000空分的技改

2010年，公司投建10000空分，总结4000，6000空分精氩塔计量筒往粗氩塔打液失败的原因，对10000空分进行以下技改。

（1）把打液的管道走到冷箱内部，让管道在冷箱内进行保温，并用阀门V704控制打液；                                   

（2）液体回粗氩塔位置设置在液氩泵泵后液体回流阀V701后。目的是远离氩泵进口，防止气蚀。

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经过这些改造后，理论上解决了打液造成液氩泵气蚀的问题 。但使用时又出现新的隐患，因为新加管道和阀门走在冷箱内部，一旦V704阀门泄露，不好处理，会造成粗氩塔与精氩塔一直处于连通状态，使粗氩塔含氧高的气体窜进精氩塔造成污染。因为有这个顾虑，10000空分虽然进行了改造，却一直没有使用过，直到现在10000空分置换精氩塔与计量筒一直沿用4000，6000空分置换方法。

四  15000空分的技改

2013年，公司投建15000空分，吸取10000空分精氩塔往粗氩塔打液管道，阀门的设计缺陷，经过再三讨论研究，决定对15000空分打液管道设计上进行再次改造。

在粗氩一塔与粗氩二塔之间气相进气管道上引一根DN25的吹除管道至塔外，并在塔外这跟管道上串接两个阀门V751A和V751B。（正常靠里边阀门V751A保持常开，用靠外边阀门V751B控制开关，一旦V751B故障，可全关V751A，方便对V751B检修。）精氩塔计量筒底部吹除管道也串接两个阀门V755A和V755B。这两根吹除管道在塔外用管道相连接。并在相连管道上安装吹除阀。操作方法也做了一定改变。

图片三

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操作方法：

投入粗氩工况，当粗氩塔工况稳定后，直接投入精氩塔。开工艺氩进精氩塔阀门V6，开冷凝器进液阀V5，冷凝器开始工作，全开精氩塔进计量筒自动调节阀V708，使冷凝的液体直接进入计量筒。当计量筒积起一定液位后，缓慢开计量筒底部吹除阀V755B，开粗氩一塔与粗氩二塔之间气相进气管道上吹除阀V751B，计量筒底部不合格液体缓慢进入粗氩塔。计量筒底部液体打完后，关V755和V751，开管道上吹除阀，排净管道内存留液体，防止液体气化，损坏管道。随着氩塔的精馏，工艺氩含氧逐渐降低，计量筒里的液体含氧也逐渐降低。这些不合格液体间断的被打到粗氩塔，直到计量筒内液体含氧合格。然后调节精氩塔工况至正常。

15000空分经过这些技改后具有以下优点：

（1）管道和阀门接在冷箱外，一旦泄露，容易发现，处理；

（2）吹除阀出冷箱阀门都是串联两个，靠里边阀门保持常开，用靠外边阀门控制开关，如果阀门故障，可关闭靠里边阀门，对外边阀门进行检修；

（3）置换精氩塔，计量筒液体全部回收至粗氩塔，使冷量损失，物料损失降到最低；

（4）精氩塔计量筒液体回粗氩塔位置在气相管道上，离氩泵进口比较远，打液过程快慢只影响粗氩塔底部液位，只要控制好氩泵往分馏塔的打液速度，对粗氩塔工况与主塔工况没有影响；

（5）经过粗氩塔精馏的工艺氩含氧逐渐降低，这些含氩相对高的工艺氩气体进入精氩塔，被精氩塔冷凝后又返回粗氩塔，使粗氩的含氩量快速增加，加快了粗氩的浓缩速度，大大缩短了工艺氩的合格时间；

（6）粗氩工况稳定后直接投入精氩塔，工艺氩含氧逐渐降低过程中，同步置换精氩塔，当工艺氩含氧合格后，精氩塔与计量筒含氧也跟着很快合格，缩短了精氩的合格时间。

五  结束语

15000空分经过这些技改后，从粗氩开始投运到精氩合格时间与其他空分相比较提前十个多小时，大幅缩短了氩的投运时间。从节能降耗方面也充分发挥了优越性。不仅表现在投氩过程中，在正常工况维护中，如果氩工况出现恶化影响纯度，也可以直接把计量筒内不合格液体返回粗氩塔，经过再精馏得到合格工艺氩再进入精氩塔，使损失降到最低。

作者简介：栗艳敏，女，1978年生，毕业于河南省三门峡黄金公司技工学校，从事制氧工作13年，现为运行班长。

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