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旋转式热分离机接受管内热力过程的理论分析

旋转式热分离机接受管内热力过程的理论分析 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TQll6．1 文献标识码：B

杭钢动力有限公司气体厂原有一套带分子筛吸附器、增压膨胀机、加氢除氧制氩的第五代6000m3／h空分设备。因生产需要，决定新上由杭氧设计制造的第六代6500m3／h空分设备。该工程1998年初开始土建，同年10月15日开始设备安装，1999年3月28日开始分子筛活化。为了顺利地配合80吨大电炉的投产运行，在杭氧、浙江安装公司二分公司、杭钢等单位的密切合作下采用了边安装、边试压、边吹扫的循序渐进、一环套一环的前期准备工作，为正式开车调试打下了基础。

1 工艺流程简介

该空分设备采用了全低压分子筛常温吸附，新型增压透平膨胀机，规整填料塔，全精馏无氢制氩以及狭缝式主冷凝蒸发器的空分工艺流程。

空压机出来的热空气经穿流筛板空气冷却塔冷却，进入双层床分子筛吸附器清除杂质后分成两路，一路经主换热器冷却后直接进入下塔；另一路进入增压机进行增压后再进主换热器，然后进膨胀机进行膨胀制冷。膨胀机出口空气大部分直接送入上塔中部，而另一部分大约1000m3／h的空气量旁通到污氮气管中，与污氮汇合进主换热器，复热后去分子筛吸附器作再生气流。主塔中的下塔液空进过冷器过冷后，一路送到上塔作上塔下部的回流液体；另一路去粗氩塔Ⅱ作冷源，液空冷源的部分蒸发和回流液空送回到主塔的上塔中部参与主塔精馏。气氧经主换热器复热后进入管网，同时还从主冷抽出部分液氧送液氧贮槽，另一路经液氧喷射器后产生气氧与产品氧一起人管网。下塔液氮一路作下塔的回流液；另一路送到上塔顶部作回流液，还抽出下塔中压气氮去作精氩塔下部蒸发器热源，与液氩进行热质交换，中压气氮被冷凝后与主塔下塔送上塔的液氮一起汇合后作上塔的回流液，同时又从汇合的液氮中抽出一股液氮作为精氩塔顶部冷凝器的冷源和氩液化器的冷源；两股液氮冷源的部分蒸发气汇合到污氮气管中。纯氮气经主换热器复热后被送人氮压机。

从上塔抽出的粗氩馏分被送人粗氩塔I中，经过初步除氧后再送人粗氩塔Ⅱ中参与精馏，部分被液空所冷凝，冷凝下来的液体经液氩泵抽到粗氩塔I中作喷淋液，粗氩塔Ⅱ中部分汽化的工艺氩被送到氩液化器中进行液化。液氩再送人精氩塔中进行传质传热的全精馏，从而得到精液氩，精氩塔中的不凝性气体直接排放到大气中去。

该流程采用了规整填料塔加全精馏工艺，从而实现了无氢制氩的技术，与传统的加氢除氧制氩相比，具有流程简单、易操作、安全可靠、工况稳定性好等特点。

2 开车调试

2．1 第一次开车情况

在对整套装置进行加温和裸冷等前期工作后，于1999年4月9日早上8：30启动两台增压透平膨胀机，4月10日凌晨5：30，主冷出现氧液面。从膨胀机开车到主冷出现液面大约经过了21小时，与传统的6000m3／h空分相比太慢，也是我们从来没有遇到的。原因是空分设备的主冷采用的是狭缝式主冷，由于狭缝式主冷由4只板式单元组成，每只板式单元的上部都有两只液槽耳朵，主冷底部液面的出现是板式单元里的液体溢出液槽后流到主冷底部的。了解到主冷的特殊结构后，在主冷液面升到500mm左右时，就开始调纯。4月10日下午4点，氧产量达到6000m3／h，纯度达99．8％；氮气产量13000m3／h。经过一个星期的连续运行，氧气、氮气各项指标达到了设计要求。但在氩系统的调试中却遇到了问题，工况不稳定，时好时坏，呈周期性波动，主要表现在以下几个方面：

(1)氩气纯度低，氧含量在(25~30)×10-6。

(2)氩气产量达不到合同指标(合同指标要求175m3／h)，一般粗氩产量在150m3／h。

(3)粗氩塔I、Ⅱ阻力较高，一般粗氩塔I阻力在5．3~5．5kPa，粗氩塔Ⅱ阻力在18~20kPa。

(4)起动时间慢，需36小时以上纯度才能达到10-6级。

根据以上情况，决定停车处理。经分析研究，认为引起氩系统工况不稳定的原因是：主塔上塔氩馏分抽出口横截面与膨胀空气送进上塔的横截面之间装有隔板，隔板上原来冲打了几个小孔，当氩馏分抽出量增大时，膨胀空气也被抽到了氩馏分中。对上塔隔板小孔进行补焊后，准备第二次开车。

2．2 第二次开车情况

上塔补焊处理后，1999年4月19日进行了第二次开车，4月19日17：46启动膨胀机，4月20日23：00开始送氧，氧产量6000m3／h，纯度99．9％，并人管网；氮气13000m3／h，暂时放空。4月21日12：15启动液氩泵，开始对氩系统进行调试。从十几天的连续运行及工况调试来看，氧气、氮气各项考核指标均达到了合同的设计要求，列于表1。

但氩系统的调试还不是十分理想。结合第一次开车时氩系统存在的问题，杭氧专家召开了研讨会，并为进一步调试氩系统提出了指导意见。

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