缩短全精馏制氩系统启动时间分析和操作(钱立新)

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1、缩短全精馏制氩系统启动时间的分析和操作钱立新摘要：本文剖析了全精馏制氩系统的启动过程，就空分装置冷开车和短期停车后的再启动时的异同进行了详细分析，指出缩短全精馏制氩系统启动时间的原则是合理控制热负荷和有效利用粗氩塔的液体。关键词：空分设备;稀有气体；全精馏制氩;粗氩塔;启动时间中图分类号：文献标识码：Analysisandoperationofshorteningthestart-uptimeofafulldistillationargon-recoverysystemQianLi-xin(OxygenProducingFactoryofSuzhouIr

2、onandSteelGroupCo.,Ltd.,Xushuguan,SuzhouCity215151,Jiangsu,P.R.China)Abstract:Thispaperdescribesthestartingprocedureofthefulldistillationargonrecoverysystem.Thesimilaritiesanddifferencesinconnectionwiththeoperationofanargonrecoverysystemduringtheinitialcoldstartingandtherestartin

3、gaftertemporaryshutdownoftheairseparationunitareanalyzedinacomprehensiveway.Theprincipleofshorteningthestart-uptimeofthefulldistillation-13-argon-recoverysystemistocontrolthethermalloadingofthecrudeargoncolumninareasonablewayandtousetheliquidinthecrudeargoncolumninaneffectiveway.

4、Keywords:Airseparationunit;Raregas,Fulldistillationargon-recovery;Crudeargoncolumn;start-uptime______________________-13-近几年随着全精馏无氢制氩空分设备在国内的迅速发展，空分设备用户对全精馏无氢制氩的操作逐渐积累了一些经验，也陆续发表了一些相关的文章。图1是最典型的全精馏制氩设备的粗氩塔部分的工艺流程。在本文笔者将对这种流程进行分析讨论。制氩设备是用精馏的方法在粗氩塔中完成氧—氩分离，精氩塔中完成氩—氮分离。由于精氩塔的操作比较简单，

5、本文仅从分析全精馏设备的粗氩塔启动过程入手，谈谈如何缩短氩系统的启动时间的问题，以供同行参考。-13-图1全精馏制氩设备粗氩塔流程1粗氩塔中需要积聚大量的氩组分-13-粗氩塔的原料气是来自空分上塔提馏段氩富集区的饱和气相形式的氩馏分，其含氩量一般为8~12%Ar，粗氩塔的回流液返回上塔，粗氩冷凝器的冷源是来自下塔的液空，蒸发的富氧蒸汽及回流液空也返回上塔。粗氩塔的启动过程就是在粗氩塔中建立起氧—氩的正常精馏工况的过程，也就是氩组分在粗氩塔中各个截面上慢慢积聚增浓逐渐达到正常工况的过程。与传统的加氢除氧的制氩工艺所不同的是全精馏制氩设备中因为规整填料的使用

6、，在粗氩塔中就能够生产出无氧氩（实现10-6级氧的分离），但是由于氧氩的沸点接近（温差只有2.73K），相对挥发度均接近于1，一方面要完全采用精馏的方法将氩馏分蒸馏到无氧即设计纯度的提高本身使粗氩塔要求塔板数很多，即设计粗氩纯度的提高使塔高增加很多（传统流程只有~70块理论塔板，全精馏流程有~175块理论塔板），另一方面，虽然规整填料的等板高度（HETP）和阻力都比较低，但填料加上液体分布器，即使相同的理论塔板数，塔的高度还是与比传统的筛板塔高。如开封空分集团采用全精馏制氩工艺的4500m3/h制氧机的一级粗氩塔约为21米、二级粗氩塔约为44米（含冷凝器

7、），一、二级塔总高度达65米，而采用传统的加氢除氧的制氩工艺的粗氩塔总高度约10米。所以全精馏制氩设备的粗氩塔的容积比传统的加氢除氧制氩工艺的粗氩塔大得多。因此粗氩塔正常工作时需要有相当多数量的液体——除了填料中的液体外，在二级粗氩塔底部粗液氩泵的入口尚需要一定液位的液体。这些液体的氩浓度都较高，因为在粗氩塔的精馏中只要短短的一段就可以将氩馏分中大量的氧组分洗涤下来，表1是笔者采用文献[2]-13-的作者所设定的条件和方法用Excel2000进行计算得到的部分结果，可以看到，假如氩馏分含氩量为15.6%Ar,整个粗氩塔需要175块塔板生产无氧氩的话，仅仅

8、11块板，氩的浓度就已增至50%以上，仅26块板，氩的浓度就已增至90%以上。由