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摘要：根据在20000m3/h空分设备热开车冷开车调纯过程中、正常运行状态、工况故障处理时影响氮气纯度的多种不同原因，进行正确分析，实施针对性控制方法，使氮气纯度达到运行标准，保证20000m3/h空分设备精馏工况稳定、运行经济。
关键词：空分；氮气纯度；分析；措施
引言
在空分设备热开车冷开车调纯阶段、运行工况调节、故障工况处理时，氮气纯度控制是关键因素。以某20000m3/h空分设备为例，叙述空分设备热开车冷开车调纯阶段液氮节流阀调节、氧气氮气污氮气流量、粗氩塔投运、精氩塔投运对氮气纯度影响的原因及控制方法，阐述空分设备处于正常运行状态时分子筛吸附器切换、夏季高温运行工况调节对氮气纯度影响的原因及控制方法，介绍空分设备发生粗氩塔氮塞时对氮气纯度影响的原因及控制方法。
1工艺简介
1.1精馏过程简介
1.1.1下塔精馏过程
下塔是设有多层筛板的筛板塔，每层筛板上设有溢流斗和溢流板，并密布小孔。在精馏过程中，纯净干燥的空气经换热器冷凝后作为下塔的上升蒸气，自下而上穿过塔板，来自下塔顶部被主冷凝器E3212冷凝的部分液氮作为回流液，自上而下穿过每一层筛板，两者在筛板上不断换热，进行精馏。
1.1.2上塔精馏过程
上塔塔内有填料及液体分布器，其精馏原理与下塔基本相同，但上塔分为精馏段和提馏段，在提馏段提高了难挥发组分氧的浓度，在精馏段可得到高纯度的氮气。在精馏过程中，气体穿过分布器沿填料盘上升，液体自上往下通过分布器均匀地分布在填料盘上，在填料表面上气液充分接触进行高效的热质交换。
1.2某公司20000m3/h空分简介
某公司20000m3/h空分是以空气为原料通过低温精馏的方法分离得到液氧、液氮、液氩、氮气和氖、氦、氪、氙等稀有气体的。空分精馏塔采用双级精馏，下塔为筛板塔，上塔为填料塔，每级精馏塔上设有多层塔板，通过多次进行混合蒸气的部分冷凝和混合液体的部分蒸发，最终得到符合要求的气体和液体产品。
2空分设备开车调纯
2.1液氮节流阀调节
20000m3/h空分设备在浴式主冷冷凝侧的液氮汇集出口管中分别设置1只液氮节流阀、液氮回流阀，主冷冷凝侧液氮经液氮节流阀、液氮回流阀分别入上塔顶部、下塔顶部，作为回流液参与上塔、下塔精馏。
2.1.1存在现象与原因分析
在20000m3/h空分设备热开车调纯初期，因主冷液位低于正常运行值3000mm、高于低报警值2500mm，为提高浴式主冷液位至全浸浴运行值，保持液空节流阀全开状态，增大液氮节流阀开度至64%，使入下塔顶部参与精馏回流液体量减少，下塔回流比降低，下塔顶部产品液氮纯度未达到正常运行值3×10－6O2。
因下塔顶部液氮纯度不佳，输入上塔顶部液氮回流液体中氧含量升高，上塔顶部达到气液平衡状态的上升蒸气中氧含量升高，上塔顶部抽取的产品氮气纯度大于3×10－6O2。
在主冷液位逐步升至正常运行值3000mm时，液氮节流阀方逐步减至正常运行开度50%，增大下塔回流比，使下塔顶部产品液氮纯度达到3×10－6O2。因输入上塔顶部液氮回流液体中氧含量减少，产品氮气纯度达到2．8×10－6O2，20000m3/h空分设备热开车氮气调纯时间不小于6h，氮气调纯时间较长。
2.1.2控制方法
因20000m3/h空分设备采用液氧内压缩工艺流程，浴式主冷中液氧连续不间断抽取，主冷在液位小于正常运行值3000mm、大于低报警值2500mm运行时，浴式主冷中碳氢化合物、氮氧化合物积聚量低，浴式主冷运行安全。
在20000m3/h空分设备热开车对氮气纯度进行调节，主冷液位升至小于正常运行值3000mm、大于低报警值2500mm，保持液空节流阀全开状态时，液氮节流阀根据下塔顶部产品液氮与上塔顶部产品氮气中氧含量差值变化，逐步降低液氮节流阀的阀门开度，增大下塔回流比，降低上塔顶部上升蒸气氧含量，使下塔顶部产品液氮纯度达到3×10－6O2、上塔顶部产品氮气中氧含量小于2．8×10－6O2，20000m3/h空分设备热开车氮气调纯时间不大于4h20min，氮气调纯时间较短。
2.2粗氩塔投运
2.2.1存在现象与原因分析
20000m3/h空分设备热开车、冷开车调纯后期，主冷液位已升至正常运行值3000mm，下塔顶部产品液氮纯度达到3×10－6O2、上塔顶部产品氮气纯度达到2．8×10－6O2，氧气产量未达标，粗氩塔未投运。在粗氩塔未投运时，为将产品氮气、污氮气中氧含量分别调至正常运行值2×10－6、1%，氧气产量提至正常运行值19000m3/h，调节液氮节流阀开度逐步增至53%，增大上塔精馏段回流比，效果不佳，产品液氮纯度降至3．7×10－6O2，氧气产量仍为18600m3/h。
在20000m3/h空分设备热开车、冷开车调纯后期，上塔氧气、氮气、污氮气已初步建立物料、组分平衡工况。因粗氩塔未投运，上塔提馏段氩富集区上升蒸气中26500m3/h气态氩馏分未抽取，粗氩塔塔釜中未有富氩液体通过循环粗氩泵升压进入上塔提馏段，上塔上升蒸气流量高，上塔回流比小，上塔上升蒸气中氧氩组分含量高，使产品氮气、污氮气中氧含量大于正常运行值，氧气产量小于正常运行值。
2.2.2控制方法
20000m3/h空分设备热开车、冷开车调纯后期，在主冷液位已升至正常运行值3000mm，产品液氮、氮气、氧气纯度与氩馏分氩含量达到3×10－6O2、2．8×10－6O2、99．7%、8%时，20000m3/h内压缩流程空分设备粗氩塔已具备提前投运条件。通过提前投运粗氩塔，逐步建立粗氩塔工况，将上塔提馏段抽取的气态氩馏分导入粗氩塔参与精馏，粗氩塔塔釜中积累的富氩液体通过循环粗氩泵升压输入上塔提馏段参与精馏，增大上塔提馏段、精馏段回流比，使上塔氧气、氮气、污氮气建立合理的物料、组分平衡工况。
20000m3/h空分设备热开车、冷开车调纯后期，通过提前投运粗氩塔，产品氮气、污氮气中氧含量分别调至正常运行值2×10－6、1%，氧气产量提至正常运行值19000m3/h，空分设备运行工况稳定。
结语
通过对影响空分冷态停机期间影响产品低压氮气纯度的各项因素分析，针对相关问题实施设备技术改造，加强工艺技术操作，落实控制措施，优化空分机组运行，产品低压氮气合格用时长的问题得到了基本解决，稳定了空分机组运行，提高了空分机组运行效益。
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