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关于识别处理粗氩系统伪氮塞的研究

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李刚

摘要空分机组粗氩塔工况因调整不当等因素，导致氮塞是常事，但是如何提前识别氮塞呢？又如何识别伪氮塞呢？本文将就此问题进行阐述。

关键词氮塞;伪氮塞;氩馏分

前言

空分机组在运行中，为了有效的识别粗氩纯度下降是“真氮塞”、还是“伪氮塞”，又如何区别处理此类问题，在实践操作中通过摸索与总结，产生如下方法，可有效的规避粗氩纯度由99.6%的正常操作值逐渐下降的异常现状，从而保障工况稳定，提高氩产量。

1现状

空分装置氩的产量受到各种因素的制约，粗氩塔“氮塞”就会严重影响氩的产量。机组在运行期间时常出现粗氩纯度突然下降的异常现象，异常前氩系统各项参数均在可控范围，氩馏分值在6.5～8.5%之间，当氩馏分值由低向高上升时，时常出现粗氩纯度由正常的99.6%Ar开始下降，下降低限值每次均不一样，此时操作人员均认为是粗氩塔含氮高，都视为是氮塞现象，均采取放大氩产量，以此来排出粗氩塔内氮塞的氮组分，此时的现状就叫“伪氮塞”，如不有效处理“伪氮塞”则会使氩系统与主塔工况恶化，导致氩产量降低。运用数据进行便捷的计算得出应有的产量和提取率，可以杜绝“伪氮塞”的发生，保持粗氩系统精馏平衡，保持氩馏分在较高范围内运行，实现氩产量连续稳定达到最大值[1]。

2现有技术

以往的调整是根据氩馏分数值、粗氩冷凝器的液位、流量的变化判断是否存在氮塞，这种方法有效性差，不及时，且没有数据理论支撑。其次是用氩馏分含氧量数值得出含氮量，当氩馏分值由低向高上升时，含氮量增加就进行调整，不会等到粗氩纯度下降，这种方法调整频率高，机组工况不稳定，且有些空分在设计安装时没有氩馏分中含氧量的测量表，且后续也无法加装，导致无有效参考值。

3改进技术

解决空分系统粗氩纯度突然下降，粗氩塔氮塞和“伪氮塞”的问题，解决粗氩系统经常氮塞以至氩产量低的问题，保持工况稳态运行，达到提高氩产量的目的。其是依据DCS实时数据进行计算，为实际工况变化提供判断依据，消除误判、误调、提高精馏工况的精馏效率，实现提高氩产量。

3.1解决空分系统粗氩纯度突然下降的问题（见图1）

氩馏分6.5～8.5%;粗氩馏分量48000m3/h;

粗氩纯度99.65%;粗氩产量1250m3/h

（1）当氩馏分在6.5%时，粗氩理论产量是：

48000*6.5%/3.3=945m3/h

（2）当氩馏分在8.5%时，粗氩理论产量是：

48000*8.5%/3.3=1236m3/h

（3）从理论计算可以得出，氩馏分在6.5%粗氩产量是945m3/h，氩馏分在8.5%时粗氩产量是1236m3/h，但是粗氩的产量在实际运行中一直是1250m3/h，氩组份的物料失衡，6.5%的氩馏分只能生产945m3/h的工艺氩，但在实际运行中粗氩的产量远大于理论产量，所以粗氩纯度会下降，下降的程度与时间长短取决于氩馏分值的恢复时间。

（4）从上述计算与分析得出，粗氩纯度的下降，不是因为氮含量高“氮塞”造成的，所以把此不正确的判断叫“伪氮塞”。在工况正常的情况下，粗氩纯度突然下降的原因，就是粗氩的产量大于与之对应的原料气量。

3.2处理方法

（1）鉴于上述分析，可以采取以下方法处理粗氩纯度下降：①根据理论计算方法，计算出氩馏分波动区间的对应粗氩产量。②当氩馏分因某种原因（或未及时调整）下降，此时应及时减少粗氩产量，同时调整氩馏分值上升至8%～10%的区间。③当主塔工况正常，粗氩系统的阻力、流量、温度未有明显变化，只是粗氩纯度下降，应收小粗氩产量，提高氩馏分。切不可认为是“氮塞”，反而放大粗氩产量，有意降低氩馏分控制值，则粗氩纯度会加速下降，最终导致氮塞。

（2）解决粗氩系统经常氮塞以至氩产量低的问题（附图）。①如下图所示，根据图中1点AIA701的数值、2点FIA701的值计算得出3点FIC702的操作值，从而保障点4AIA705的数值大于95%。解决AIA705粗氩纯度下降，保障FIC702粗氩产量不被纯度下降而影响。②图中5点中V701阀门开度不易过大，开度要与粗氩冷凝器液空液位形成匹配，保障粗氩组分中氮含量可控，达到增产的目的。③图中关小V701阀可以减少粗氩液空冷凝器中回流液体中的氮组份又被氩馏分抽取，之后提高氩馏分值达最高值，若此值不在最高值时就出现氮塞，则继续关小V701阀，直到氩馏分值在最高值运行时不出现氮塞，此V701阀开度为最佳，此时可以根据氩馏分值计算氩产量，使氩馏分与氩产量保持最大，若工况无异常可以超过设计值，以达到提高氩产量的目的。

5结束语

此技术实施后，粗氩系统再未出现粗氩纯度突然下降问题，氩馏分可以稳定在较高水平，氩产量从1250m3/h稳定在1400m3/h，粗氩产量提高了10%，每天可以多生产4.6m3/d的液氩，增加经济收入92