關于識別處理粗氬系統偽氮塞的研究

李剛

摘 要 空分機組粗氬塔工況因調整不當等因素，導致氮塞是常事，但是如何提前識別氮塞呢？又如何識別偽氮塞呢？本文將就此問題進行闡述。

關鍵詞 氮塞;偽氮塞;氬餾分

前言

空分機組在運行中，為了有效的識別粗氬純度下降是“真氮塞”、還是“偽氮塞”，又如何區別處理此類問題，在實踐操作中通過摸索與總結，產生如下方法，可有效的規避粗氬純度由99.6%的正常操作值逐漸下降的異常現狀，從而保障工況穩定，提高氬產量。

1現狀

空分裝置氬的產量受到各種因素的制約，粗氬塔“氮塞”就會嚴重影響氬的產量。機組在運行期間時常出現粗氬純度突然下降的異常現象，異常前氬系統各項參數均在可控范圍，氬餾分值在6.5～8.5%之間，當氬餾分值由低向高上升時，時常出現粗氬純度由正常的99.6%Ar開始下降，下降低限值每次均不一樣，此時操作人員均認為是粗氬塔含氮高，都視為是氮塞現象，均采取放大氬產量，以此來排出粗氬塔內氮塞的氮組分，此時的現狀就叫“偽氮塞”，如不有效處理“偽氮塞”則會使氬系統與主塔工況惡化，導致氬產量降低。運用數據進行便捷的計算得出應有的產量和提取率，可以杜絕“偽氮塞”的發生，保持粗氬系統精餾平衡，保持氬餾分在較高范圍內運行，實現氬產量連續穩定達到最大值[1]。

2現有技術

以往的調整是根據氬餾分數值、粗氬冷凝器的液位、流量的變化判斷是否存在氮塞，這種方法有效性差，不及時，且沒有數據理論支撐。其次是用氬餾分含氧量數值得出含氮量，當氬餾分值由低向高上升時，含氮量增加就進行調整，不會等到粗氬純度下降，這種方法調整頻率高，機組工況不穩定，且有些空分在設計安裝時沒有氬餾分中含氧量的測量表，且后續也無法加裝，導致無有效參考值。

3改進技術

解決空分系統粗氬純度突然下降，粗氬塔氮塞和“偽氮塞”的問題，解決粗氬系統經常氮塞以至氬產量低的問題，保持工況穩態運行，達到提高氬產量的目的。其是依據DCS實時數據進行計算，為實際工況變化提供判斷依據，消除誤判、誤調、提高精餾工況的精餾效率，實現提高氬產量。

3.1 解決空分系統粗氬純度突然下降的問題（見圖1）

氬餾分6.5～8.5%; 粗氬餾分量48000m3/h;

粗氬純度99.65%; 粗氬產量 1250m3/h

（1）當氬餾分在6.5%時，粗氬理論產量是：

48000*6.5%/3.3=945m3/h

（2）當氬餾分在8.5%時，粗氬理論產量是：

48000*8.5%/3.3=1236m3/h

（3）從理論計算可以得出，氬餾分在6.5%粗氬產量是945m3/h，氬餾分在8.5%時粗氬產量是1236m3/h，但是粗氬的產量在實際運行中一直是1250m3/h，氬組份的物料失衡，6.5%的氬餾分只能生產945m3/h的工藝氬，但在實際運行中粗氬的產量遠大于理論產量，所以粗氬純度會下降，下降的程度與時間長短取決于氬餾分值的恢復時間。

（4）從上述計算與分析得出，粗氬純度的下降，不是因為氮含量高 “氮塞”造成的，所以把此不正確的判斷叫“偽氮塞”。在工況正常的情況下，粗氬純度突然下降的原因，就是粗氬的產量大于與之對應的原料氣量。

3.2 處理方法

（1）鑒于上述分析，可以采取以下方法處理粗氬純度下降：①根據理論計算方法，計算出氬餾分波動區間的對應粗氬產量。②當氬餾分因某種原因（或未及時調整）下降，此時應及時減少粗氬產量，同時調整氬餾分值上升至8%～10%的區間。③當主塔工況正常，粗氬系統的阻力、流量、溫度未有明顯變化，只是粗氬純度下降，應收小粗氬產量，提高氬餾分。切不可認為是“氮塞”，反而放大粗氬產量，有意降低氬餾分控制值，則粗氬純度會加速下降，最終導致氮塞。

（2）解決粗氬系統經常氮塞以至氬產量低的問題（附圖）。①如下圖所示，根據圖中1點AIA701的數值、2點FIA701的值計算得出3點FIC702的操作值，從而保障點4 AIA705的數值大于95%。解決AIA705粗氬純度下降，保障FIC702粗氬產量不被純度下降而影響。②圖中5點中V701閥門開度不易過大，開度要與粗氬冷凝器液空液位形成匹配，保障粗氬組分中氮含量可控，達到增產的目的。③圖中關小V701閥可以減少粗氬液空冷凝器中回流液體中的氮組份又被氬餾分抽取，之后提高氬餾分值達最高值，若此值不在最高值時就出現氮塞，則繼續關小V701閥，直到氬餾分值在最高值運行時不出現氮塞，此V701閥開度為最佳，此時可以根據氬餾分值計算氬產量，使氬餾分與氬產量保持最大，若工況無異常可以超過設計值，以達到提高氬產量的目的。

5結束語

此技術實施后，粗氬系統再未出現粗氬純度突然下降問題，氬餾分可以穩定在較高水平，氬產量從1250m3/h穩定在1400m3/h，粗氬產量提高了10%， 每天可以多生產4.6m3/d的液氬，增加經濟收入9200元/天。消除了操作人員害怕氮塞的心理，工況形成良性循環，降低了操作人員的操作強度，杜絕了操作事故的發生。

參考文獻

[1] 馬永浩.粗氬塔氮塞的安全處理經驗[J].冶金動力，2019，（4）：32-33.