氮塞的形成與處理

1、粗氬塔氮塞的形成及處理一、氮塞定義所謂“氮塞”是指在氬餾份氣體中因含氮量過高，使粗氬塔無法正常工作的現(xiàn)象。 因氮氣的沸點較低，粗氬塔頂部濃縮后的氮及粗氬氣的混合物中氮組分偏高，使其冷凝 溫度下降，與富氧液空之間的傳熱溫差變小，使得不冷凝的氮氣充斥在冷凝器中粗氬側(cè)， 氬氣冷凝量大幅下降，甚至氬氣不能冷凝造成冷凝器無法正常工作，粗氬塔頂部沒有回 流的液體，破壞了粗氬塔的精餾，氬餾分進入粗氬塔的量減少。隨著氣態(tài)氬餾份抽出量 減小，上塔上升蒸汽量增加，回流比減少，氧純度提高，使得氬餾份中含氮量減少，于 是又造成氧含量超標(biāo)，粗氬冷凝蒸發(fā)器溫差又會擴大，粗氬塔回流液體量增加，餾份抽 出量將自動增大，上塔上

2、升蒸汽量減少，回流比增加，氬餾份中含氮量又隨之增大。這 樣反復(fù)變化，使粗氬塔無法工作。二、氮塞形成的原因在正常工況下，氬餾分氧含量設(shè)計值為91.91 %,氬為8.08%。操作中以AI4309監(jiān) 測氬餾分中氬氣含量，正常指標(biāo)為8-12%。以PDI4313監(jiān)測粗氬塔阻力，正常值為0.5 1KPa，變送器測量范圍為0-6KPa。發(fā)生氮塞最直接的判斷，是粗氬塔阻力PDI4313測量值下降；其次，是氬餾分氧含 量下降到某個值（即AI4309值超過12%）;再次，粗氬塔頂溫度設(shè)計值為-183C，該點 溫度下降，說明含氮量增加；氧氣、氮氣產(chǎn)量，入塔空氣量和壓力的改變，空氣純化系統(tǒng)的切換，都會引起氬餾 份組份

3、的變化。2. 1.產(chǎn)品氧氣量波動大在本內(nèi)壓縮流程中，氧氣取出量大，導(dǎo)致高壓主換熱器中部溫度（膨脹機空氣）和 冷端高壓正流空氣溫度降低、液化量增加，使進入下塔的空氣含濕量大，下塔液空純度 稍降低。原因主要有3個方面：高壓液體空氣量增加（氣化率也下降），L/V增加、下 塔貧液空含氧量（正常為23.39%）下降，通過HV4304進入上塔后氬餾分氧含量降低； 高壓液體空氣量增加，下塔回流比增大，富氧液空氧純度降低，也會導(dǎo)致氬餾分氧含 量降低；下塔液位為自動調(diào)節(jié)，下塔液體量增加，調(diào)節(jié)閥LV4301會開大，下塔 進入上塔的液體量增加，上塔回流比增大。氬餾分氧含量降低。氧氣量波動大的原因主要有兩個：由于氧氣

4、送給氣化用戶，受氣化負(fù)荷調(diào)整影 響調(diào)節(jié)；由于氧氣流量調(diào)節(jié)閥FV4339A/B選型偏大或PID參數(shù)設(shè)置上的原因，偏離 最佳調(diào)節(jié)范圍，無法實現(xiàn)穩(wěn)定調(diào)節(jié)，導(dǎo)致氧氣流量波動比較大。使氧氣送出量較大， 導(dǎo)致氬餾分氧含量降低，氬餾分氮含量增加，易引起粗氬塔氮塞。純化系統(tǒng)切換純化系統(tǒng)切換至KV3209充壓時，進入主塔的空氣量會發(fā)生波動，從而影響氬餾 分氧含量。在吸附器升壓過程中，進入主塔的空氣量會減少，若空壓機導(dǎo)葉采用流量自 動調(diào)節(jié)，導(dǎo)葉不會開大，故有的廠家在入口導(dǎo)葉壓力或流量控制器的基礎(chǔ)上，在純化 器均壓時增加了預(yù)開調(diào)節(jié)功能、或采用手動補償?shù)姆绞剑惯M入主塔的空氣量達到正常。但在吸附器升壓結(jié)束時，進入主塔

5、的空氣量高于正常值較多，空壓機導(dǎo)葉關(guān)得比較 快，由于流量測量滯后，導(dǎo)葉的開度小于正常值，使進入主塔的過熱空氣量減少，下 塔L/V增加，從而造成氬餾分氧含量降低，氬餾分氮含量增加，引起粗氬塔氮塞。由于氬餾分氧含量變化主要是因吸附器升壓、使進入主塔的空氣量減少和空壓機導(dǎo) 葉調(diào)節(jié)引起的，故一方面可把吸附器升壓時間適當(dāng)延長，減少升壓造成的影響；另一 方面調(diào)整空壓機導(dǎo)葉調(diào)節(jié)的PID參數(shù)，使空壓機導(dǎo)葉開關(guān)速度變小，從而使進入主 塔的空氣量波動較小，減少對主塔工況的影響。2。3.液氮送出量減少液氮送液氮洗裝置量因故中斷或減少，下塔的液氮量及下塔回流比增加，液空純 度降低。這些液氮增加的量最終通過液空調(diào)節(jié)閥L

6、V4301進入上塔，這時上塔回流 比增加，氬餾分氧含量降低，氬含量增加。因這部分外送量較小，單套僅800Nm3/h, 故其影響相對較小。外送氮氣產(chǎn)量增加氮氣送氮壓機到氨合成及液氮洗、到凈化系統(tǒng)的氮氣量，由FV4335A/B,FV4336的控 制，當(dāng)送出量增加，到主冷的氮氣減少，使主冷熱負(fù)荷減少。一方面，冷凝的液氮減少， 下塔回流比下降，液空純度上升；隨后到上塔的富氧液空量也減少，導(dǎo)致上塔回流液也 下降。另一方面，氧側(cè)的蒸發(fā)量減少，上塔上升蒸汽量減少，因調(diào)節(jié)反應(yīng)的滯后、下塔 到上塔的液流量暫時沒有減少，主冷液面有所上漲，同時上塔的回流比上升，故氬餾分 氧氣純度首先是減少的。在這一短時間內(nèi)也容易形

7、成氮塞。故在操作中，應(yīng)盡量保持外送氮氣流量的穩(wěn)定。污氮采出量的減少隨污氮采出量減少，上塔回流比增加，氬餾分氧含量下降。導(dǎo)致污氮采出量減少的 原因，主要是污氮管路阻力降的增加：如水冷塔液位高、水冷塔液體噴淋密度異常；污 氮放空閥開不到位等情況，此時應(yīng)伴隨著上塔壓力上升的現(xiàn)象。粗氬塔液空液面過高、液空蒸氣量過大若LIC4309設(shè)定值過高，粗氬冷凝器熱負(fù)荷增加，表現(xiàn)為液空蒸汽量增加，PI4303 測量值增加。說明粗氬塔超負(fù)荷運行。當(dāng)氬餾分氧含量低于90%，進入粗氬塔的氮量 就會較多，造成粗氬塔氮塞。入塔空氣量的減少運行過程中，因閥門泄漏（如空壓機防喘振閥關(guān)不死）、環(huán)境溫度或循環(huán)水升高等原 因?qū)е驴諌?/p>

8、機打氣量下降，空壓機出口阻力降增加（閥門卡塞、空冷塔水位高、液泛、 換熱器通道被堵塞、分子篩粉化嚴(yán)重、下塔操作壓力升高）導(dǎo)致工作點向左移動使打氣 量下降等。其氮塞形成的機理同2.2.三、氮塞的糾正與預(yù)防粗氬冷凝器控制合理的液空液面粗氬塔冷凝器熱負(fù)荷是根據(jù)粗氬塔阻力PDI 4313來判斷、通過調(diào)整富氧液空液面 LI4309來實現(xiàn)，它將影響粗氬的產(chǎn)量及純度。開大LV4309閥，富氧液空液面升高，冷 凝器的熱負(fù)荷增加，抽取氬餾份流量增加，反之減少。氬餾份流量也不可過大，過大不 但影響粗氬塔的正常精餾，也會影響主塔的精餾工況。所以在操作過程中，應(yīng)根據(jù) PDI4313的變化來調(diào)整一個最佳的液面高度。保持主冷液位及氧純度的穩(wěn)定監(jiān)控主冷上下層氧氣純度AI4303/AI4305，調(diào)整主塔工藝維持氧純度穩(wěn)定，根據(jù)經(jīng) 驗數(shù)據(jù)，氧純度波動0.1%,氬餾分中氬含量將波動1%。主冷液位的波動，其實質(zhì)是反 映了主冷熱負(fù)荷的變化及上升蒸汽量的變化。氮塞形成前，通過調(diào)整低壓氧氣送出量來抵消工藝波動的影響當(dāng)AI4309測量值偏高，阻力降PDI4313偏低時，將FIC4333投手動或減小給定值， 減少低壓氧氣送出量，使上塔提餾段上升氣增加，回