改善操作方法提高氩提取率在西钢空分系统中的应用

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1、改善操作方法提高氩提取率在西钢空分系统中的应用　　摘要：随着钢铁工业的不断发展，在钢铁冶炼中除了需要供应大量的高纯度氧气、氮气外，对氩气的需求也逐渐提升。钢铁工业新工艺的不断出现不时向工业气体提出新的数量、质量和工艺要求，气体工业在不断满足这些需求的过程中发展壮大了自己，同时又推动了钢铁工业的发展。文章结合西钢空分系统中的应用实践介绍了如何改善操作方法来提高氩提取率。关键词：氩馏份；提取率；回流比；调整工况中图分类号：TQ116文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）26-0063-02针对我单位KDON-15000m3/h

2、型制氧空分设备，通过改善操作方法提高氩气提取率，达到增产创效的目的。在空分系统中，氩馏份的纯度直接决定了氩的提取，也影响着氩塔工况的稳定性，而氩馏份由主塔中提取，这样氩馏份的质量又受到主塔工况的影响。在此，从空分系统中回流比的角度出发，浅析影响氩馏份的几个因素。1膨胀空气对氩馏份的影响6膨胀空气适当地送入上塔，对于挖掘上塔精馏潜力、降低能耗及提高氧的提取率是一项有效的措施。膨胀空气送入上塔，受到两个条件的影响：一是过热度；二是送入气量。这两方面又是互相关联、密不可分的。一般来说，送入气量较多时允许的过热度就小，送入气量较少时允许的过热度可

3、以大一些。也就是说，要保证送入上塔的膨胀空气总的热负荷要保持不变，且要满足上塔最小的回流比。进入上塔的膨胀空气，如果其过热度提高会使上塔更多的回流液汽化蒸发，从而减少上塔的回流比，进而改变了各组份在上塔的分布情况。如果增加进上塔的膨胀空气量，这就意味着直接以量的形式增加了上塔的上升蒸汽量而减少了回流比。从全低压空分装置上塔组份分布图中可以清楚地看到，在氩馏份为12%Ar，87.96%O2，0.04%N2时，如果减少回流比，则氩馏份的组成变为8%Ar，91.96%O2，0.04%N2。数据表明其中含氧较多的上升蒸汽增加，氩含量减少，这样就会

4、减少粗氩产量，同时也会使氧气的损失量增大。如果减少过热度或减少膨胀空气量，则情况与上述相反，所以只有将送入上塔的膨胀空气量和膨胀空气的过热度有机地结合在一起，才能更好地挖掘上塔的精馏潜力。6从另一个角度来说，在工艺管道设计中由于膨胀空气的管道入口与氩馏份管道出口的距离较近，且膨胀空气的含氮量较大时，如果增加的膨胀空气量过多，不但会给上塔精馏加大负担，同时也会使氩馏份中过多的氩组份抽到精氩塔中，从而造成氮塞。但是，这时膨胀空气的量也能减少，因为在上塔膨胀空气入口与氩馏份出口之间是粗氩塔冷凝器液空蒸汽回上塔的入口，可根据温度和压力分别在30k

5、Pa、-191℃左右得出该组份蒸汽中的含氮量高达89%，在这种高含氮的情况下，如果没有一定量的上升蒸汽来减少该处的回流比，这部分氮组份很容易再次被抽入到粗氩塔中，同样也会造成粗氩塔的氮塞。通常情况下，送入上塔的膨胀空气量是整个空分系统加工空气量的20%～30%。2加工空气量的改变对氩馏份的影响在两组分子筛纯化系统互相切换时，由于各切换阀门之间的配合性较差、出现气体泄漏现象以及空压机入口导叶跟踪不稳定等各类问题，便会造成空压机加工气量的正常波动。当进入分馏塔的空气量发生波动时，就会直接导致下塔和上塔的回流比瞬间发生改变，随即改变各组份在上塔

6、和下塔中的分布情况，当然上塔中的富氩集聚区也会相应地呈现出上移或者下降，从而改变了氩馏份中各组份的占有率，影响氩产量的提取。与此同时对于主塔来说，如果加工气量的改变程度不能达到维持正常热交换所需的最小回流比，或是呈现出回流比无限大时，主塔也将不能正常工作。3液空纯度对氩提取的影响6对此从两个方面进行分析：第一，当液空纯度过高，下塔上升蒸汽量增加，回流液减少，下塔氩富集区上移，液相中的氩组份也随之蒸发，使进入主冷的氮气中汽相氩组份增多并液化，随着液氮通过节流阀送上塔顶部做回流液，经上升蒸汽复热后汽化，随产品氮气送出空分设备造成氩损失。当液氮

7、纯度提高，要求下塔回流比较大，会使汽相中氩组份尽可能多地洗刷下来至液空中，通过节流阀送入上塔提馏段充分精馏，不但可以提高氩馏份中的含氩量，也可提高氩馏份的提取量。但是，如果一味地提高氮纯度，则需要更大的回流比，会将汽相中的大量氮组份洗刷下来，使液空纯度下降。此时，液空将发生质与量的变化，不但纯度会下降，而且液空量也会增加并不断送入上塔，使上塔回流比增大，造成氩馏份含氮，这与大量减少膨胀空气量效果相同。第二，在下塔底部产生的液空大部分用于粗氩塔顶部冷凝器，使其中有足够的温差来保持正常的回流比，从而得到不含氧的粗氩。这就需要用液空的组份和过冷

8、器的调节来保证，所以下塔的回流液及液空中液氮含量的比例要分配好，以保证适当的液空纯度，一般保持在36%～40%之间为宜。6当液空纯度偏低，其中的含氮量较高，粗氩塔顶部冷凝器内的过冷度偏大，形成