空分啟動正常操作問題匯編

空分啟動正常操作問題匯編作者:日期:

如何把氧氣產(chǎn)量調上去？答:影響氧產(chǎn)量的因素，除了盡可能減少空氣損失降低設備阻力，以增加空氣量；盡可能減少跑冷損失、熱交換不完全損失和漏損，以減少膨脹空氣量外，這里主要從調整精餾工況的角度，分析一下調整產(chǎn)量的方法：1）液面要穩(wěn)定。液氧液面穩(wěn)定標志著設備的冷量平衡。如果液氧面忽高忽低，調整純度就十分困難。合理調節(jié)膨脹量和液空、液氧調節(jié)閥開度，使液氧面穩(wěn)定。2）調節(jié)好液空、液氮純度。下塔精餾是上塔的基礎。液空、液氮取出量的變化，將影響到液空、液氮的純度，并且影響到上塔精餾段的回流比。如果液氮取出量過小,雖然氮純度很高，但是，給精餾段提供的回流液過少，將使氮氣純度降低。此時，由于液空中的氧濃度低，將造成氧純度下降，氧產(chǎn)量減少。因此，下塔的最佳精餾工況應是在液氮純度合乎要求的情況下，盡可能加大取出量。一方面為上塔精餾段提供更多的回流液；另一方面使液空的氧濃度提高，減輕上塔的精餾負擔，這樣才有可能提高氧產(chǎn)量。這里需要說明的是，液氮純度的調節(jié)要用液氮調節(jié)閥，不能用下塔液氮回流閥?；亓鏖y在正常情況下應全開。3）調整好上塔精餾工況，努力提高平均氮純度。平均氮純度的高低標志著氧損失率的大小。而平均氮純度又取決于污氮純度的高低，因為污氮氣量占的比例大。污氮的純度主要也是靠下塔提供合乎要求的液氮來保證的。當下塔精餾工況正常，而污氮純度仍過低時，則可能是上塔的精餾效率降低（例如塔板堵塞或漏液）；或是膨脹空氣量過大；或是氧取出量過小、純度過高，使上升蒸氣量增多，回流比減小。要改善上塔的精餾工況,主要是控制氧、氮取出量。一方面二者的取出量要合適;另一方面閥門開度要適度，以便盡可能降低上塔壓力，有利于精餾，以提高污氮純度。氧產(chǎn)量達不到指標有哪些原因？答:影響氧氣產(chǎn)量主要有下列因素：1）加工空氣量不足?？諝饬坎蛔愕脑蛴校涵h(huán)境溫度過高；大氣壓力過低；空氣吸入過濾器被堵塞；電壓過低或電網(wǎng)頻率降低，造成轉速降低；中間冷卻器冷卻效果不好；級間有內泄漏；閥門、管道漏氣，自動閥或切換閥泄漏；對分子篩純化流程來說，可能是切換蝶閥漏氣。2）氮平均純度過低。原因有：①精餾塔板效率降低；②冷損過大造成膨脹空氣量過大；⑧液氮純度太低，液氮量太大；④液氮量過?。虎菀嚎栈蛞旱^冷器泄漏；⑧污氮（或餾分）取出量過大；⑦液空、液氮調節(jié)閥開度不當，下塔工況未調好。3）主冷換熱不良。主冷換熱面不足或氮側有較多不凝結氣體，影響主冷的傳熱，使液氧的蒸發(fā)量減少。4）設備阻力增加。由于塔板、液空吸附器或過冷器堵塞，液空、液氮節(jié)流閥開度過小或被堵塞，將造成下塔壓力升高，進塔空氣量減少。當切換式換熱器凍結時，也將造成系

統(tǒng)的阻力增加，進塔空氣量自動減少。5）氧氣管道、容器存在泄漏。為什么全低壓空分設備中規(guī)定要經(jīng)常排放相當于1%氧產(chǎn)量的液氧到塔外蒸發(fā)呢？答:以往認為，分餾塔爆炸的原因是乙炔引起的，在防爆系統(tǒng)中設有液空和液氧吸附器，吸附乙炔的效率可達98%左右。國外經(jīng)過多年實踐和研究發(fā)現(xiàn)，爆炸源除了乙炔之外，尚有飽和及不飽和的碳氫化合物--烴類，如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等在液氧中富集。這些物質在吸附器中也能被吸附掉一部分，但是吸附效率只有60%?65%。由于它們在液氧中的分壓很低，隨氣氧一起排出的數(shù)量很少（除甲烷外），剩下的就會在液氧中逐漸濃縮，一旦增濃到爆炸極限就有危險。為了避免液氧中烴類濃度的增加，根據(jù)物料平衡,需要從主冷引出一部分液氧，把烴類從主冷抽出一部分。抽出的液氧最小量相當于氣氧產(chǎn)量的1%再另行氣化。還規(guī)定把液氧面提高,避免產(chǎn)生液氧干蒸發(fā)（在蒸發(fā)管出口不含液氧），防止碳氫化合物附著在管壁上，以增加設備的安全性。在國產(chǎn)全低壓空分流程中也已采用了這項措施。出分子篩純化器后空氣中的水分和二氧化碳含量超標如何判斷，是什么原因造成的？答：出分子篩純化器后空氣中的水分和二氧化碳含量超標的判斷通常有以下方法：1）設在分子篩吸附器后的水分和二氧化碳檢測儀表的指示值，在周期末上升很快，并且很快達到報警值；2）主換熱器內水分和二氧化碳有凍結現(xiàn)象。熱端溫差明顯增大，空分裝置的冷量不足，需要增加膨脹空氣量。在水分和二氧化碳檢測儀表失靈時要特別注意這種情況。出現(xiàn)這種情況可能有以下原因：1）分子篩長期使用，吸附性能下降；2）分子篩再生不完全，或者蒸汽再生加熱器泄漏，再生氣體潮濕;或者分子篩吸附水分負荷過大，影響對二氧化碳的吸附；3）對于臥式分子篩吸附器，由于氣流脈動等原因造成床層起伏不平，出現(xiàn)氣流短路；4）對于立式分子篩吸附器，由于吸附床層出現(xiàn)空隙，造成氣流短路。在分子篩純化器再生時，有時冷吹曲線會出現(xiàn)多個峰值是什么原因？答：在對分子篩純化器進行再生時，在冷吹階段之初,氮氣的出口溫度會繼續(xù)升高，形成一個峰值。但是，有的吸附器的冷吹曲線會出現(xiàn)兩個或三個峰值，如圖146所示，或整個峰頂是比較平坦，峰值不明顯，這是什么原因呢？在冷吹階段氮氣出口溫度會繼續(xù)升高的原因是床層內積蓄的熱量將氣體及下部的分子篩進行加熱。如果床層平坦，同一截面上分子篩的溫度均勻，則隨著氣流通過，溫度變化向出口方向的推移過程也大致是相同的，所以在出口同時達到一個最高溫度,形成一個峰值。如果床層高低不平，氣流在不同的部位通過的床層厚度不同，則在出口不是同時達到最高溫度，混合后的峰值可能出現(xiàn)幾個，或整個峰頂比較平坦,峰值溫度降低，冷吹曲線的形狀也會變得“矮胖”一些。出現(xiàn)這種情況，加熱及冷吹到指定溫度往往需要更長的時間。應查明原因,予以解決。怎樣判斷分子篩的加熱再生是否徹底?

答：首先要求對分子篩進行加熱所需的蒸汽壓力、流量等要達到工藝設計要求的條件。加熱再生過程可通過再生溫度曲線來判斷，如圖145所示。圖中,AB為卸壓階段。由于壓力下降，分子篩的吸附容量減小，原來被吸附的水分和二氧化碳分子有部分解吸出來，溫度下降。BC為加熱階段。污氮氣進口溫度迅速升高，但是出口溫度開始還會繼續(xù)下降，然后才逐漸升高。因為此時的熱量首先消耗在解吸所需的熱量上，將床層的中上部分子篩解吸，并將熱量貯存在床層中。這一階段對再生效果的影響因素是:氮氣流量、加熱時間和再生溫度。主要是監(jiān)控污氮進口溫度。CD為冷吹階段。污氮出口溫度會繼續(xù)升高。在該階段之初，是利用貯存在分子篩床層內的熱量對下部的分子篩繼續(xù)進行解吸，直至冷吹曲線的最高占-一“冷吹峰值”該溫度是整個床層再生是否徹底的標志。因為在出口部位最不容易再生徹底。如果該處的溫度能達到要求，內部的溫度肯定要超過此溫度，表示內部均已再生完畢。因此，在冷吹階段主要是監(jiān)視出口的峰值溫度?？辗衷O備在啟動和正常操作中能靠冷凝蒸發(fā)器積累液體嗎？答:這個問題要對啟動和正常操作兩個階段分別來分析。在啟動階段，積累液體的任務是靠液化器來完成的而不能靠冷凝蒸發(fā)器。即使把膨脹空氣引入冷凝蒸發(fā)器，由于傳熱效果很差，也不能勝任積累液體的工作。不僅如此，問題還在于冷凝蒸發(fā)器的結構上并沒有膨脹氣體進出的回路。在正常操作階段，表面上看液氧面的升降是從冷凝蒸發(fā)器反映出來的，實際上是一系列傳熱的結果。怎樣把冷量轉化為產(chǎn)生液體呢?當冷凝蒸發(fā)器處在冷量平衡階段,如果還要液氧面上漲，就得增加膨脹量或提高膨脹機前壓力,即增加制冷量。由于膨脹量的增加，進下塔的空氣量減少，使冷凝蒸發(fā)器的熱負荷減少，蒸發(fā)的液氧就相對地減少了表現(xiàn)為液氧面上漲；如果膨脹量未變，只是提高單位制冷量，即提高膨脹前溫度減少旁通量），則必然使環(huán)流氣體在切換式換熱器中放出的冷量增多，使正流空氣進塔的能量（焓值）降低，也將減小冷凝蒸發(fā)器的熱負荷，液氧蒸發(fā)量減少，液氧面上漲。因此，多余的冷量通過換熱器轉移到塔內，而不是靠冷凝蒸發(fā)器積累的。此外，在正常運行中，上塔底部主冷液氧面的表壓力約為0.04MPa，氧的蒸發(fā)潛熱為6700kJ/kmol;氣氮的冷凝壓力約0.48MPa（表壓），氮的冷凝潛熱為4815kJ/kmol。氮的冷凝潛熱小于氧的蒸發(fā)潛熱，即把1kmol的氣氮冷凝為液氮所需的冷量比蒸發(fā)1kmol液氧所放出的冷量少。而冷量是平衡的，所以相應地氣氮的冷凝量要大于液氧的蒸發(fā)量。這樣會有液體積累起來嗎?不會的。因為液氮節(jié)流到上塔，壓力降低，必然有一部分氣化，所以流至冷凝蒸發(fā)器的量還是等于液氧蒸發(fā)量，不會因此而有液體積累起來。為什么空氣冷卻塔啟動時要求先充氣，后開水泵？答:空氣冷卻塔投入使用時都要求先導氣，后啟動水泵。這是防止空氣帶水的一種措施。

因為充氣前塔內空氣的壓力為大氣壓力,當把壓力約為0.5MPa（表壓）的高壓空氣導入塔內時，由于容積擴大，壓力會突然降低，氣流速度急劇增加，它的沖擊、挾帶作用很強。這時如果冷卻水已經(jīng)噴淋,則空氣出冷卻塔時極易帶水，所以要求塔內先充氣,待壓力升高、氣流穩(wěn)定后再啟動水泵供水噴淋。再則，如果先開水泵容易使空氣冷卻塔內水位過高，甚至超過空氣入口管的標高，使空壓機出口管路阻力增大，引起透平空壓機喘振。有些設備規(guī)定空氣冷卻塔內壓力高于0.35MPa（表壓）后才能啟動循環(huán)水泵。運行中當壓力低于此值時水泵要自動停車。如何縮短分子篩凈化流程空分設備的冷開車時間？答:通常大型空分設備從啟動冷卻、積液、調純到出合格產(chǎn)品，需要36h以上的時間,其中,冷卻約10h,積液約20h，調純6h。對分子篩凈化流程空分設備，沒有渡過水分析出、凍結和二氧化碳析出期的問題，但是，整個啟動過程，裝置所需的冷量是一定的。要縮短冷開車時間，一是要最大限度地發(fā)揮膨脹機的制冷能力，二是要縮短調純的時間。根據(jù)一些廠的操作經(jīng)驗，具體可作以下改進：1）盡可能降低膨脹機后壓力，增大膨脹機的單位制冷量。例如，在冷卻階段，打開上塔的所有排出閥，使上塔的壓力（即膨脹機出口壓力）從0.065MPa降至O.04MPa，則約可使制冷量增加15%；2）在積液過程要提高上塔壓力。當設備冷卻到液化溫度時，開始出現(xiàn)液體。由于液化溫度隨壓力增高而提高，相應的冷凝潛熱減小。因此，在積液階段，將上塔的壓力從0.04MPa提高到0.065MPa，氧的液化溫度可從-180°C提高到-178.3°C?？杉涌煲夯俣?3）提前開始調純階段。當液面達到正常液面的60%時，實際上在塔板上也已有液體，已在進行著氣液的熱質交換的精餾過程，因此，可以根據(jù)以往的操作經(jīng)驗，提前進入調純階段。采取上述措施，有的廠將冷開車的時間縮短到20h以下，減少了開車電耗,及時提供氧、氮產(chǎn)品。分子篩吸附凈化流程的空分設備在短期停車后重新恢復啟動時應注意什么問題？答:分子篩吸附凈化流程的空分設備，在短期停車后重新恢復啟動時應注意：1）空壓機應緩慢升壓,防止因壓力突然升高，造成對空冷塔的沖擊。應先升壓后開水泵；2）注意空冷塔的水位，防止因水位過高而造成分子篩吸附器進水；3）短期停車時如再生的分子篩吸附器已經(jīng)冷吹即將結束，可以手動切換使用經(jīng)再生的分子篩吸附器；4）在分子篩吸附器再生系統(tǒng)調整到正常工藝條件，且分子篩后分析點的二氧化碳含量小于1X10-6時，將空氣緩慢導入空分塔；5）在調整空分工況的同時，緩慢切換分子篩再生氣，并改用污氮，保證再生氣流量。分子篩吸附器的切換操作應注意什么問題？答：分子篩吸附器在切換時，首先要進行均壓。由于均壓管在出口處，在均壓過程中如果均壓閥開得過快，勢必造成空氣量有大的波動，而影響空分的穩(wěn)定生產(chǎn)；如果均壓閥開得過慢，將會延長分子篩的使用時間，對吸附效果不利。在卸壓時,如果卸壓過快，由于卸壓閥在分子篩床的下面，分子篩下部的壓力卸掉得快，而分子篩床層上面的壓力必須通過分子篩層才能卸掉壓力。其壓力差越大，對篩床的壓力也

將大大增加，這將對分子篩床的安全不利。所以，要密切注意分子篩加熱、冷吹等工藝情況。均壓和卸壓的時間過長和過短都不利。純化器再生操作怎樣進行？答:分子篩純化器在0.5?0.6MPa下吸附達到飽和后應進行再生。再生操作分4個階段進行：即卸壓、加熱、冷吹、充壓。再生一般在10?15kPa下完成。卸壓時，分子篩所吸附的水分、二氧化碳、乙炔等分子會部分解吸出來。因脫附需要能量，故必須吸收熱量。這部分熱量來自分子篩床層本身，因此床層溫度下降，氣體出口處溫度都隨之下降。在加熱階段，加熱氣體通常采用污氮氣。污氮通過蒸汽加熱器或電加熱器。對于單層分子篩純化器，加熱氣體的溫度為280?300。0對于雙層分子篩純化器，加熱溫度為200°C。加熱氣體進入分子篩床層，一般氣體從上部進入，將出口側及中部床層加熱，使之被吸附的雜質解吸，并將足夠的熱量貯存在床層中。污氮出口溫度作為操作的依據(jù)。加熱階段剛開始，加熱氣體使靠近空氣出口分子篩床層的溫度升高，并供給水分、二氧化碳脫附能，故本身溫度又迅速下降,污氮出口溫度甚至會降低到-10C，然后才逐漸升高。當污氮出口溫度達到100C時，停止加熱