低溫液氬槽車(chē)充裝技術(shù)

1、低溫液氬槽車(chē)充裝技術(shù)隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為先行工業(yè)之一的氣體行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)低溫液體的需求日益增加。低溫液體的長(zhǎng)途運(yùn)輸工具主要是高真空低溫液體槽車(chē)。由于低溫液體單價(jià)高（其中尤以液氬為高），故無(wú)論生產(chǎn)廠家、運(yùn)輸環(huán)節(jié)還是最終用戶，對(duì)液體中途的無(wú)功消耗都特別重視。我廠現(xiàn)有設(shè)備的液氬生產(chǎn)能力為500Nm3h,產(chǎn)品液氬貯存于站區(qū)液體儲(chǔ)槽中，向低溫液體槽車(chē)充裝后即可進(jìn)行運(yùn)輸。充裝前槽車(chē)、聯(lián)接軟管的預(yù)冷及充裝中儲(chǔ)槽必須的升壓、低溫液體的復(fù)熱蒸發(fā)等均不可避免地造成產(chǎn)品液氬的汽化損失。我廠在一萬(wàn)四制氧機(jī)實(shí)踐氧氬增產(chǎn)后，又總結(jié)出一套“低溫液氬槽車(chē)充裝技術(shù)”，它的應(yīng)用為我公司液體銷(xiāo)售增創(chuàng)了明顯的

2、效益。一、始充裝方法介紹低溫液體儲(chǔ)槽在設(shè)計(jì)上是通過(guò)自增壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)槽內(nèi)氣體空間增壓，強(qiáng)制將儲(chǔ)槽內(nèi)液體壓送至充裝槽車(chē)。由于與儲(chǔ)槽聯(lián)通的生產(chǎn)設(shè)備往往工作壓力較低，所以在儲(chǔ)槽升壓充裝時(shí)為避免生產(chǎn)設(shè)備超壓必須切斷儲(chǔ)槽與生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)接。此時(shí)儲(chǔ)槽與槽車(chē)自成一個(gè)系統(tǒng)。充裝過(guò)程中，槽車(chē)內(nèi)液體由于吸收充裝軟管及槽車(chē)內(nèi)的熱量而引起部分液體汽化，造成槽車(chē)氣體空間壓力不斷上升。槽車(chē)內(nèi)壓力過(guò)高時(shí)，儲(chǔ)槽內(nèi)的液體將無(wú)法順利充裝至槽車(chē)，為此需對(duì)槽車(chē)不斷放空卸壓。充裝結(jié)束后，儲(chǔ)槽也需卸壓才能安全地與生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)接。這種原始的充裝方法我們稱(chēng)為“低壓充裝，尾氣放空”。其特點(diǎn)是：1、充裝時(shí)間較長(zhǎng)。一般充裝一輛14m3槽車(chē)需要3.5小時(shí)。

3、2、汽化后的氣體（簡(jiǎn)稱(chēng)尾氣）無(wú)法回收。3、由于汽化而造成的液體消耗量很大。一般為槽車(chē)充裝量的10%。二、改進(jìn)充裝方法的探索與實(shí)踐原始充裝方法液體消耗量大主要由兩方面原因引起：充裝時(shí)儲(chǔ)槽壓力低，充裝時(shí)間長(zhǎng)，充裝過(guò)程中液體蒸發(fā)量自然增大；沒(méi)有回收尾氣。針對(duì)性的解決方法有：實(shí)施高壓充裝；回收尾氣。一萬(wàn)四制氧機(jī)是我廠液氬生產(chǎn)龍頭，現(xiàn)有兩臺(tái)15m3、0.2MPa液氬儲(chǔ)槽和一臺(tái)30m3、0.8MPa液氬（液氮）儲(chǔ)槽。針對(duì)它的高壓充裝方法有兩種：15m3、0.2MPa液氬儲(chǔ)槽配備一臺(tái)液體泵，利用液體泵將儲(chǔ)槽內(nèi)液氬強(qiáng)制充裝入槽車(chē)，充裝壓力可達(dá)0.6MPa:30m3、0.8MPa液氬儲(chǔ)槽通過(guò)自增壓系統(tǒng)升壓，充裝

4、壓力也可達(dá)0.6MPa左右。這種高壓充裝的原理是：低溫液體的飽和溫度隨著其壓力的升高而升高。在與外界無(wú)熱量傳遞或忽略熱量傳遞的情況下，儲(chǔ)槽內(nèi)的低壓飽和液氬經(jīng)液體泵加壓后充裝入槽車(chē)，成為過(guò)冷液體，具有一定的過(guò)冷度。例如，低壓空分設(shè)備精液氬的出塔壓力為0.045MPa（表壓力）（相當(dāng)于1.463bar絕對(duì)壓力），相應(yīng)的液氬飽和溫度為（1.4631.337）三（1.4741.337）X1K+90K=90.92K充裝時(shí)增壓至0.5MPa（表壓力）（相當(dāng)于6.013bar絕對(duì)壓力），相應(yīng)的液氬飽和溫度為（6.0135.825）三（6.2295.825）X1K+108K=108.47K故高壓充裝后槽車(chē)內(nèi)的

5、液氬的過(guò)冷度是（108.4790.92=17.55K附表1：氬的飽和蒸汽壓(K)9091108109(bar)1.3371.4745.8256.229充裝前，槽車(chē)不必卸壓，原有的過(guò)熱蒸氣被高壓打入的過(guò)冷液體冷凝為液體，所以在充裝過(guò)程中，槽車(chē)壓力非但不會(huì)因?yàn)槠撸炊鸩浇祲褐聊骋粔毫蟊３窒鄬?duì)穩(wěn)定直至充裝結(jié)束。此種充裝方法，槽車(chē)不需排放尾氣。儲(chǔ)槽操作得力也可實(shí)現(xiàn)無(wú)尾氣排放。我們稱(chēng)這種充裝方法為“高壓充裝”。其特點(diǎn)是：1、充裝壓力高。一般操作壓力可達(dá)0.40.6a。2、充裝時(shí)間短。與低壓充裝相比，可縮短五分之二。3、沒(méi)有尾氣放空。“高壓充裝”法的特點(diǎn)決定了其充裝時(shí)液氬汽化消耗量大大降低，但

6、又帶來(lái)了一個(gè)新問(wèn)題，就是在復(fù)稱(chēng)時(shí)發(fā)現(xiàn)槽車(chē)充入量不足。造成這種結(jié)果的原因是：液氬的密度隨著飽和壓力的升高而下降。附表2：液氬密度飽和壓力bar125液氬密度111112212125212對(duì)一定充裝容積的槽車(chē)，充入槽車(chē)的液氬飽和壓力越高，液體相應(yīng)密度就越小，重量就越少。另外，充裝壓力較高使槽車(chē)內(nèi)液體翻騰劇烈，在槽車(chē)尚余一定充裝空間時(shí)其測(cè)滿閥、放空閥就已見(jiàn)液（測(cè)滿閥或放空閥見(jiàn)液是槽車(chē)充裝結(jié)束的標(biāo)志），而槽車(chē)的實(shí)際充裝量尚未達(dá)到。用戶第一。針對(duì)以上問(wèn)題，我們又相應(yīng)采取了“高壓充裝，尾氣回收”方法。尾氣回收的可行方法有：利用精氬塔的精餾回收。增加低壓氬氣儲(chǔ)罐和小流量膜壓機(jī)，將蒸發(fā)的氣氬壓縮充瓶。第二種方

7、法在其它廠家已有使用，需要增加一定的設(shè)備，投入較大。第一種方法是使槽車(chē)及儲(chǔ)槽的汽化氣體通過(guò)回氣管道回入精氬塔下部冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)側(cè)繼續(xù)參加精餾。實(shí)施的關(guān)鍵是精氬塔如何承受短時(shí)間內(nèi)大量充入的上升氣體并使其冷凝。一萬(wàn)四制氧機(jī)空分裝置精氬塔的冷量來(lái)源有兩方面：來(lái)自下塔的過(guò)冷液氮；在精氬塔蒸發(fā)器被冷凝的液氮（參見(jiàn)圖1）。精氬塔運(yùn)行參數(shù)壓力a阻力a開(kāi)度開(kāi)度開(kāi)度正常運(yùn)行時(shí)25555回收尾氣時(shí)552555閥用于調(diào)節(jié)精氬塔阻力，阻力下降，閥開(kāi)大，反之關(guān)小。回收尾氣時(shí)由于精氬塔上升氣增加，導(dǎo)致塔板阻力由設(shè)計(jì)值1a增至25a左右，使閥基本處于全關(guān)狀態(tài)。閥用于調(diào)節(jié)精氬塔工作壓力，壓力升高，閥開(kāi)大，反之關(guān)小?；厥瘴矚鈺r(shí)

8、由于尾氣壓力較高，閥自動(dòng)開(kāi)大，加大冷源供給量，及時(shí)冷卻這股上升氣體，穩(wěn)定精氬塔壓力。試驗(yàn)過(guò)程中我們記錄了精氬塔一組相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)：以上數(shù)據(jù)表明精氬塔回收尾氣時(shí)壓力有所波動(dòng)，但仍可穩(wěn)定在aMP；回收尾氣時(shí)阻力升高較大，但閥開(kāi)度仍有余度，表明精氬塔的冷源足以冷凝回收的尾氣；排液閥開(kāi)度增大，說(shuō)明回收尾氣時(shí)精液氬排出量提高，即回收的尾氣經(jīng)冷凝后又以液體形式排入液氬儲(chǔ)槽。至此，可以確定尾氣回收的實(shí)驗(yàn)已告成功。我們稱(chēng)這種充裝方法為“高壓充裝，尾氣回收”其特點(diǎn)是：1、充裝壓力高。一般操作壓力可達(dá)乜a。2、充裝時(shí)間短。與低壓充裝相比，可縮短五分之二。3、尾氣回收。三、具體實(shí)施及相應(yīng)效果“高壓充裝，尾氣回收”技術(shù)

9、確定后，我們對(duì)2X15m3MPa液氬儲(chǔ)槽配備了低溫離心式液體泵，對(duì)0、MPa液氮儲(chǔ)槽進(jìn)行了進(jìn)液管道改造，增設(shè)了氬氣回收管道，制作了可快速與槽車(chē)對(duì)接的軟管、接頭，同時(shí)為所有在我廠充裝液氬的槽車(chē)焊接了回收尾氣用的快速連接法蘭。具體充裝操作步驟如下：1、首先將用戶槽車(chē)放空閥與尾氣回收管道連接，置換后，將尾氣回收管道與儲(chǔ)槽連接，將槽車(chē)內(nèi)剩余壓力回收至儲(chǔ)槽，并通過(guò)儲(chǔ)槽回氣管道引入精氬塔。（為防止槽車(chē)剩余壓力過(guò)高，對(duì)精氬塔沖擊過(guò)大，特將1im儲(chǔ)槽騰空作為回收尾氣的緩沖罐。）2將正常生產(chǎn)的液氬引入1儲(chǔ)槽，關(guān)閉m儲(chǔ)槽進(jìn)液閥、回氣閥，打開(kāi)升壓閥升壓，連接儲(chǔ)槽與槽車(chē)進(jìn)液管道。（若0儲(chǔ)槽液位較高，則利用自升壓充裝，

10、否則可使用液體泵充裝。）置換進(jìn)液管道后開(kāi)始充裝。充裝過(guò)程中槽車(chē)放空閥始終全開(kāi)，蒸發(fā)氣體通過(guò)回收管道回至m儲(chǔ)槽。對(duì)5儲(chǔ)槽，使用液體泵增壓，尾氣回收原理相同。尾氣的回收使槽車(chē)充裝壓力（a）較不回收尾氣時(shí)充裝壓力（a）降低，故不會(huì)造成充裝量不足現(xiàn)象。參見(jiàn)圖3、槽車(chē)充滿后，首先切斷回收裝置，切斷槽車(chē)進(jìn)液閥，關(guān)閉儲(chǔ)槽升壓閥停止充裝與尾氣回收。然后緩慢打開(kāi)儲(chǔ)槽回氣閥回收儲(chǔ)槽內(nèi)剩余壓力，至其壓力低于MPa后可并入正常生產(chǎn)使用。4、因充裝尾氣為過(guò)熱蒸氣，回收操作時(shí)需消耗一定冷量，故在充裝結(jié)束后，注意觀察主冷液氧液面的變化并及時(shí)增加膨脹空氣量，保持整個(gè)空分裝置的冷量平衡。實(shí)施“高壓充裝，尾氣回收”技術(shù)后，一萬(wàn)四制氧機(jī)在正常生產(chǎn)情況下平均每月可增加液氬銷(xiāo)售量m。四、推廣應(yīng)用前景現(xiàn)在國(guó)內(nèi)