唐山7500空分无氢制氩改造

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1、唐山7500空分无氢制氩改造崔新亭邹皓(成都理工大学工程技术学院)摘要：壁流效应是影响规整填料工作的主要因素之一，壁流效应发生的形式不同，影响也不同，每种形式发生的位置不同，影响也不同。本文通过分析壁流效应对规整填料的影响，并利用反馈计算的办法，成功地对一套无氢制氩系统进行了改造，获得了预期效果。关键词：工艺氩；无氢制氩；壁流效应；理论塔板；物料平衡MODIFICATIONOF7500M3/HAIRSEPARATIONPLANTONFULLDISTILLATIONARGONSYSTEMINTANGSHANCITYCuiXintingZ

2、ouhao(TheEngineering&TechnicalcollegeofChengduUniversityofTechnology)Brief：Wallflowisoneoftheimportantreasonsthataffecttheworkofstructuredpacking,ithasdifferenteffectwithdifferenttypeordifferentposition.Byanalysisofwallfloweffectonstructuredpackingandcalculationoffeedba

3、ck,fulldistillationargonsystemissuccessfullymodifiedandexpectedresultisobtained.Keywords：Processargon；fulldistillationargon；wallfloweffect；theoreticalcolumntray；heatandmaterialbalance2008年3月，我公司对唐山某钢铁有限公司一套KDON-7500/7500型空分设备的无氢制氩部分进行了成功改造。该套空分自投产以来，工艺氩含氧量在35~50×10-6之间，

4、达不到合同要求，给用户的生产带来了不便。本次改造，不仅体现了我公司在规整填料应用和空分流程计算方面的技术优势，也证明了我公司组织和开发大中型空分设备的能力。一、流程简述该套空分属全精馏无氢制氩流程，其工艺氩部分流程图如图1所示。图1中，C3、C5塔由液氩流程泵AP连为一体，组成粗氩塔，GAr1为来自上塔的氩馏分蒸汽，在粗氩塔中与来自粗氩塔顶部的回流液LAr1进行传热传质交换。在此过程中，低沸点的氩组分在蒸汽中的含量越来越高，高沸点的氧组分在回流液中的含量越来越高。最后在塔顶得到含氧为10-6级工艺氩蒸汽GAr3，而几乎所有的氧组分，则

5、随着回流液，经粗氩塔返回到上塔。从工艺氩蒸汽GAr3中抽取少量蒸汽GAr5，作为工艺氩产品去精氩塔进一步精馏除去氮组分，其余部分经粗氩塔冷凝器冷凝后,得到粗氩塔的回流液LAr1参与精馏,与上升的蒸汽进行传热传质交换。二、原因分析作者简介：崔新亭（1972-），男，工程师，1995年毕业于西安交通大学动力系低温专业，现在成都理工大学工业技术学院从事低温工作，兼任核工业部西物工程公司副总工。该套空分在改造前，无论如何减少工艺氩的取出量，都无法获得合格的工艺氩产品，其含氧量一直在30~50×10-6之间。通过严格的气密性试验，我们排除了冷凝

6、器发生内漏的可能性，最后确认，是粗氩塔内填料的分离出了问题。共6页第6页填料塔在工作的过程中，因液体分布器和填料自身的原因，会造成回流液在填料内部出现不均匀分布的现象，这就会影响填料的分布效率，从而减少了填料塔的理论塔板数。规整填料因其波纹板的纹理设计，规定了气液流动的方向，再加上新型液体分布器的出现，可有效减少解决这种不均分布现象。但是，由于液体和气体在填料中进行传热传质交换的过程中，液体有向筒壁和填料之间流动的趋势，这就会形成壁流效应。图1：工艺氩流程图精氩塔GAr5GAr2GAr4KLAr1GAr3GAr1C3上塔LAr2C5L

7、Ar3上塔APC5粗氩塔ⅡC3粗氩塔ⅠK粗氩塔冷凝器AP液氩流程泵在氩塔中，壁流效应因其严重程度不同，发生的位置不同，会对氩塔的精馏带来不同的影响。常见的主要有以下三种情况：第一种情况，壁流效应比较轻微，如图2所示：少量液体从某段填料与筒壁间隙直接流到下段填料中去，一方面改变了填料中局部的回流比，另一方面，因这部分回流液未充分与上升蒸汽进行传热传质交换，从而影响了下段填料精馏的平衡结果，造成整段填料效率的下降，相当于降低了氩塔的理论塔板数。这种情况最为常见，实际操作过程中，往往体现为工艺氩的产量不够，如果通过增加填料高度，可得到满意的

8、效果。第二种情况，壁流效应比较严重，如图3所示：少量液体沿筒壁流经很多段填料，而没有返回到下段填料中去参加精馏。发生这种壁流效应的填料段，其效率更差，对氩塔的影响也大。如果这种壁流效应发生在粗氩塔顶部，壁流的液体相当于增