分馏系统调节.docx
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分馏系统调节
A#空分装置开工方案
1.概述
1.1主要指标
1.1.1．空气量
（1）气量~53000Nm3/h
（2）压力~0.61Mpa（A）
（3）温度24℃
1.1.2．性能指标
产品
产量（Nm3/h）
纯度
出冷箱压力Kpa（G）
出冷箱温度（℃）
氧气
10000
99.8%O2
~15
~21
液氧
100
99.8%O2
~120
~-180
氮气
20000
≥99.999%N2
~8
~21
液氮
100
≥99.999%N2
~300
~-193
压力氮
500
≤10ppmO2
精液氩
320
≥99.999%Ar
~160
~-185
注：
Nm3/h是指0℃，760mmHg.
1.1.3．运转周期（两次大加温间隔期）>两年
1.1.4．设备加温解冻时间~36小时
1.1.5．设备起动时间~36小时
（从膨胀机起动到氧气达到其纯度指标，不包括氩）
2．空分设备的起动
2.1.起动应具备的条件：
2.1.1..空分设备所属管道、机械、电器等安装完毕，校验合格。
2.1.2．所有运转机械空压机、膨胀机、水泵等均具备起动条件，有的应先进行单机试车。
2.1.3.所有安全阀调试完毕，并投入使用。
2.1.4.所有手动，气动阀门开关灵活，各调节阀须经调试校验。
2.1.5.所有机器、仪表性能良好，并具备使用条件。
2.1.6.仪控系统运转正常，测点显示与实际相符。
2.1.7.分子筛吸附器程序控制器调试完毕，运转正常，具备使用条件。
2.1.8冷箱内低温设备的管道加热、吹刷完毕，并经检测合格。
2.1.9.空分设备所有阀门应处于关闭状态。
特别要检查起动管线V201、V202，膨胀机出入口V41、V42、V43、V44、及膨胀机喷嘴必须处于关闭状态。
2.1.10.供电系统正常工作。
2.1.11.供水系统正常工作。
2.2.起动设备：
起动前对冷箱外管路及附件逐段吹刷完毕，并经检测合格。
再对保冷箱内的管道和容器进行彻底加温和吹刷（具体步骤c参阅加温）。
对于低温下工作的各个部分都不能有液态水分和机械杂质存在。
关闭气封冷箱进口阀和透平膨胀机的喷嘴。
除分析仪表和计量仪表外，所有通向指示仪表的阀必须开启。
接通温度测量仪表。
并进行以下各操作步骤：
（1）起动冷却水系统。
（2）起动用户仪表空气系统及分子筛吸附器系统的切换系统。
（3）起动空气压缩机。
（4）起动空气预冷系统。
（5）启动分子筛纯化系统。
（6）加温、吹刷分馏塔系统管路。
下面将以上各步骤加以叙述，有关阀门的状态和仪表检测将另列附表加以说明。
2.2.1.起动冷却水系统：
（1）通知做好供冷却水的准备工作。
（2）打开冷却水的进、出口阀。
2.2.2起动用户仪表空气系统和分子筛纯化系统的切换系统
（1）开启各空气切换管路。
（2）将备用仪表空气（由用户提供）接通。
（3）接通程序控制器。
（4）接通切换阀、并检查切换程序。
（5）按仪表说明书和仪表制造厂的说明，将除分析和计量仪表以外的全部仪表投入。
2.2.3.起动空气透平压缩机
详细参阅“空气透平压缩机使用维护说明书”
（1）起动空气过滤器（按空气过滤器使用说明书操作）。
（2）接通冷却水系统。
（3）作好电机的起动工作。
（4）按“空气透平压缩机使用维护说明书”起动空气压缩机。
（5）逐步增加压缩机后的压力。
2.2.4.起动空气预冷系统
详细参阅“空气预冷系统使用维护说明书”
（1）接通空气冷却塔、水冷却塔的全部指示仪表。
（2）检查空气预冷系统的仪电系统。
（3）打开冷却水进出口阀。
（4）慢慢增加空压机出口空气压力，并导入空气冷却塔中，待空气压力稳定并大于0.41Mpa（G）时，起动水泵WP1103（或WP1104），起动水泵WP1101（或WP1102）。
（5）调节冷却水泵的压力和流量。
（6）接通液面控制器。
（7）慢慢增加空气压缩机排出压力。
2.2.5.起动分子筛纯化系统（与空气透平压缩机同时起动）
详细参阅“分子筛纯化系统使用说明书”
（1）切换程序的运行。
（2）确认各控制阀门阀位是否正常。
（3）先导入再生气再接通电加热器。
（4）接通切换程序。
（5）分子筛吸附器的起动（包括吸附和再生），至少正常运行二个周期后，才能向分馏送气。
（须确定CO2和水分含量达到设计值）。
注意：
进入分子筛纯化系统的空气流量要根据PdIAS-1205A阻力（不大于7KPa）加以控制，以防止分子筛床层的破坏。
（6）当出分子筛吸附器的空气中CO2的含量≤1ppm时，可倒换仪表空气气源。
2.2.6加温吹刷分馏塔系统气管路
吹刷的目的是除去杂质如灰尘等，并检查有没有水滴存在。
吹刷用的气体是分子筛吸附器的常温干燥空气。
每一只吹除阀，计器线根部阀均打开进行吹除，一直到所有阀门出口没有灰尘和水汽为止。
吹刷空气管路见表3.1
（1）空气导入空气管线操作：
全开吹除阀V301
缓慢打开空气进冷箱阀V109（V101），注意分子筛吸附器压差pdIAS1205应不超过7kpa,阀门操作应缓慢，避免分子筛床层激烈波动。
（2）接通各空气流路
A.第一流路：
吹刷主换热器E1空气通道，来自分子筛吸附器的
┏V121┏E1空气通道━V301吹出
空气━V109（V101）╋V122╋E1中部━━━V31┳V41━V341━大气
┗V123┗E1空气通道━V32┻V43━V342━大气
（先开V109,再开V101,当V101全开投入自动后，关闭V109;为确保透平膨胀机的安全，吹刷膨胀空气管路时，膨胀机的密封气和油泵必须接通，详见透平膨胀机使用说明书。
）
B.第二流路：
吹刷下塔C1及起动管线
下塔C1┏━━━━━━━┳━━V351━━大气
┃┗━━V307━━大气
┣━冷凝器液氮侧┳━━V304━━大气
┃┣━━V353━━大气
┃┗━━V308━━大气
┣━━━━V201━━━━━V305━━大气
┣━━━━━━━━━━━V312━━大气
┗━━E1氮压力通道━━V108后━大气
C．第三流路：
吹刷上塔C2及相应的管线
┏━C2┳━┳━━V352━━━━━大气
┃┃┗━━V306━━━━━大气
┏━V1━┫┣━━┳━━V4━━V103━大气
下塔C1╋━V3━┫┃┣━━V7━━贮槽━大气
┗V201、V202┛┃┗━━V8━━贮槽━大气
┣━━━━V310━━━━━大气
┣━━━━V302━━━━━大气
┣━━━━V303━━━━━大气
┣━━━━V311━━━━━大气
┣━E1氧通道━━V103━━大气
┣━E2氮通道━E1氮通道━V105━大气
┗━E2污氮通道━E1污氮通道┳V107━大气
┗消音器（SL1201）
D.第四流路：
吹刷粗氩塔
下塔C1-过冷器E2液空通道━V701━粗氩冷凝器液空侧┳V704━上塔C2
┣V784━大气
┗污氮管
┏V780━V781━大气
上塔C2━氩馏份抽口━粗氩塔ⅠC701┻粗氩塔ⅡC702（下部）Ⅱ━
━┳V755━大气
┣V501┳V511━大气
┃┗V507━大气
┣V503━V512━大气
┃┗V508━大气
┣V501━V502━V754━大气
┣V503━V504━V754━大气
┗粗氩塔ⅡC702（上部）-粗氩塔冷凝器
冷凝器侧┳V712━V776━大气
┗V705-纯氩塔C703
纯氩塔C703┳V708-贮槽-大气
┣V751━大气
┣V752━大气
┣V756━大气
┗V782━大气
E.第五流程：
吹刷纯氩塔
下塔C1┳V783━大气
┣纯氩塔蒸发器冷凝侧━┳V707━大气
┃┗V759━大气
┗过冷器E2的液氮侧-V706-纯氩塔冷凝器的蒸发侧┳V715━污氮侧
┗V762━大气
（3）注意事项：
A．液氧排放管路的吹刷。
吹刷目的、方式和要求均与吹刷空气管路一样，但吹刷前须把液氧蒸发器喷嘴拆去，避免杂质把喷嘴堵塞，吹刷完毕装上喷嘴。
喷嘴装上前须检查喷嘴是否堵塞和染上油污，否则必须进行清洗，吹通才能装上。
B．冷箱气封管的吹刷。
吹刷时要将转子流量计拆下，吹刷完毕再装回，以免流量计和冷箱内气封管堵塞。
C．用露点仪检查各吹除阀出口气体的含水量，待AIA1203CO2的含量≤1ppm,可把气体导入冷箱吹扫，当各吹除阀出口气体的露点≤-65℃时，才能关闭吹除阀，转而吹扫别的管道。
D．在吹除各流路过程中，要逐渐开大V101（V109），既要避免压力下降，又要保证有足够量的吹刷气。
E．严格控制进上塔压力PI202≤0.05Mpa,避免上塔超压。
F．在接通各系统时，必须先开吹除阀，再开入口阀。
停止吹刷时，应先关入口阀，再关出口阀。
G．再吹刷过程中，空压机应在主厂房保压操作，不能使用主控制室自动控制。
H．当吹除阀连续开关几次出口气体无灰尘（用洁白布在阀出口处检查有否灰尘痕迹）和露点达～-65℃，加温吹扫结束。
I．在膨胀机拆检装复前，将膨胀机的进出口管道吹除干净（从蜗壳吹出）。
J．吹刷增压空气管路在增压机进口处设置盲板，并且膨胀机的密封气和油泵必须接通，详见透平膨胀机使用说明书。
2.3冷却阶段
2.3.1分馏塔冷却前必备条件
（1）空气压缩机已经投入运转；
（2）空气预冷系统已投入运转；
（3）分子筛吸附器已投入运转。
（4）加温吹刷已彻底。
2.3.2起动增压透平膨胀机
（1）按规定，做好透平膨胀机的气动准备。
（2）打开冷却流路各阀门。
（3）然后缓慢地开大喷嘴和缓慢关小增压空气回流阀，起动透平膨胀机。
（4）增加膨胀机的供气量，慢慢地使增压透平膨胀机达到最大气量。
（5）切断用户提供备用仪表空气，改用系统自身仪表空气。
（6）打开冷箱气封阀。
2.3.3冷却分馏塔系统
随着分馏塔各部分的温度逐步下降，吸入空气量会逐渐增加，此时分馏塔内部返流气送入水冷塔。
应特别注意的是在冷却过程中，保冷箱内各部分的温差不能太大，否则会导致热应力的产生。
冷却过程应按顺序缓慢地进行，以确保各部分温度均匀。
（1）顺序开启冷却流路的阀门。
（2）保持空气压缩机排出压力恒定。
（3）把分子筛吸附器的再生气路由空气流路切换到污氮气流路上，并将多余污氮气送水冷却塔，直至空气全部进入分馏塔。
此时应特别注意空压机排气压力，防止因超压而引起联锁停机停泵。
（4）必须注意各流路通过流量，使各部分温度均匀下降，不能出现大的温差。
2.3.4增压透平膨胀机的控制
在冷却阶段，透平膨胀机的产冷量应保持最大。
在这一阶段中：
（1）要相继启动两台膨胀机。
（2）膨胀机工作温度要尽可能低，但不得带液。
（3）当主冷底部（或下塔底部）出现液体时，冷却阶段即告结束。
2.3.5阀门状态
（1）分馏塔阀门状态
分馏塔所有阀门全部处于冷却时所要求的开关状态。
（2）空气导入
随着分馏塔内温度逐渐下降，入塔空气量逐渐增加，此时应注意分子筛压差PdIAS-1205不超过7KPa，同时要求进分馏塔前压力PI-101与下塔空气压力PI-1的压差不能太大，使下塔压力保持不变，并随着温度下降逐渐增加膨胀量以保持最大产冷量。
（3）接通冷却流路
A．第一流路：
冷却主冷K1、主换热器E1的氧通道，开氧放空阀V103及V2001、V202.
B．第二流路：
冷却上塔C2、过冷器E2和主换热器E1的污氮、纯氮通道，开污氮出分馏塔去分子筛阀V107、去水冷塔阀V106。
C．第三流路：
冷却液空、液氮流路。
开阀V1、V3。
┌V1┐
下塔C1——E2——┤├——C2
└V3┘
D．第四流路：
冷却粗氩塔C701、C702。
┌V755—大气
C2氩馏份抽口—粗氩塔ⅠC701—粗氩塔ⅡC702┴K701┬V712—V776—大气
下塔C1—过冷器E2—V701—V704—上塔C2
E．第五流路：
冷却纯氩塔。
下塔C1┬过冷器E2—V706—K702—V762—大气
└K703—V707—上塔C2
┌K702—V714—C703
粗氩塔ⅡC702—K701—C703┤K703—V756—V781—大气
└K702┬V751，V768—大气
└V752—大气
下塔C1—V201—V761—C703
F．倒换分子筛吸附器再生气源
在空分设备起动时，分子筛的再生气体采用分子筛净化后的空气。
当空分设备起动后，并有足够的再生气量时，可改用污氮流路，作为分子筛再生气，V107阀投入自控，关闭V1250阀。
G．起动冷箱充氮系统
在空分设备冷却过程中，冷箱内温度逐渐降低，应及时启动冷箱充氮系统，避免冷箱内出现负压。
开阀V272、V273、V274。
2.3.6冷却阶段应注意事项
A．随着冷却流路温度的下降，空压机应不断的增加空气量，空压机出口压力稳定在~0.51MPa，空压机控制方式应在厂房就地控制。
B．空冷系统在冷却初始阶段，应尽可能降低空冷塔上部进水的温度，缩短冷却阶段的时间。
C．在整个冷却过程中应控制各部分温度，不要使温差太大。
D．为加快冷却速度，应最大限度的发挥膨胀机的制冷能力，随塔内温度的降低逐渐增加膨胀量，调节膨胀机工况，以膨胀机出口不产生液滴为原则，尽量降低膨胀机出口温度。
E．在空冷系统水冷却塔起动，气体由空气转换成分馏塔返流气过程中，应特别注意阀门的调节应缓慢逐步进行，保持平稳切换，否则将会导致空压机“卸压”或“憋压”。
F．分子筛吸附器再生气体由空气切换成污氮气的操作，应在分子筛切换时进行。
G．随着温度的下降，冷箱内压力也会逐渐降低，应随时注意调节冷箱充气的流量。
H．在冷却阶段空分阀门应处于手动控制状态。
I．当主冷底部（或下塔底部）出现液体，冷却阶段即结束。
2.4积液和调整阶段
所有冷箱内设备被进一步冷却，空气开始液化，主冷（或下塔）出现液体，上、下塔精馏过程开始建立，待冷凝蒸发器建立液氧液面，可开始调节产品纯度，并将产品产量设定在设计产量的70%~80%。
在液化阶段，膨胀机的出口温度尽可能保持较低，但以不进入液化区为宜。
部分膨胀空气量可通过V6进入污氮气管。
2.4.1阀门的调节：
所有阀门的调节应按步骤缓慢并逐一地进行，当前一阀门的调节取得了预期的效果以后，方可开始下一阀门的调节。
2.4.2温度的控制：
（1）主热交换器冷端的温度应接近液化点TI-1约为-173℃，中部空气温度TI-18约为-108℃。
（2）其它部分温度应调节到正常生产时的规定温度。
2.4.3液体的积累：
（1）稍开吹氮阀V308。
（2）调节空气压缩机的流量，以满足分馏塔吸入空气量的增加，并保持压缩机后的恒压，可用进口导叶和放空阀配合调节。
（3）慢慢关闭各冷却用专门管路。
主冷有液氧液面时，要全关V201，V202，开V305。
（4）先微开下塔液氮回流阀V11，根据主冷液氧上涨情况逐渐增加开度。
（5）取样分析初始积累的液体。
如发现液体中有杂质和CO2固体等，则应将液体连续排放，直到纯净为止。
（6）用V1阀调节下塔液空液面LICA-1，并投入自动控制，其值定为600mm。
（7）用V3阀抽取液氮送入上塔，加速精馏过程的建立。
2.4.4精馏过程的建立：
（1）将计量仪表投入。
控制产品流量为设计值的70%~80%。
（2）调整上塔和下塔的压力，使之达到正常值。
（3）从阻力计上读数的上升，可知精馏过程已经开始建立。
A．当主冷液面上升至设计值50%~60%以上时，视吸入空气量和下塔压力情况调节下塔液氮回流阀V11，初步建立下塔精馏工况。
B．根据下塔液位上升和纯氮纯度情况，调节V3阀。
C．调节出分馏塔的污氮阀V106，及产品氧放空阀V103，使产品氧、氮达到设计值。
（4）操作粗氩塔
A．缓慢开V701使回上塔的液空蒸发量增加，促使粗氩冷凝器K701工作，待粗氩塔液空出现液面时，密切注意粗氩塔阻力计PdI701、PdI702的变化，使其缓慢升高到额定值，AI-705氩分析仪可投入使用。
B．通过调整上塔工况使氩馏份纯度AI-701为7%~11%Ar，这时主塔已达正常工况，渐开V701，使液空液面缓慢升高到额定值，工况稳定后液面计LIC-701投入自动。
C．在粗氩塔Ⅱ工作初期，粗氩塔Ⅰ精馏工况还未建立，此时微量氧含氧量分析仪AIAS-704不投入使用，而将粗氩塔Ⅰ出口气体含氧分析仪AIA-702接入代替AIAS-704使用。
当AI-705稳定，并≥98%Ar时，AIAS-704方可投入使用。
D．当粗氩塔Ⅱ液面LICAS-702缓慢升到800mm时，起动液氩泵AP501（或AP502）将粗氩塔Ⅱ的粗液氩送入粗氩塔Ⅰ，此时V703投入自动，使LICAS-702保持在800~1200mm。
E．从分析仪AE-703取样，定期分析液空中乙炔含量，其值不得高于0.01ppm。
（5）当冷凝蒸发器液面达到最小规定值时，可有步骤的减少一台透平膨胀机的产冷量，如果空气压缩机的产量已经达到最大值，而下塔的压力仍有下降趋势时，应提前减少透平膨胀机的产冷量。
2.4.5精馏工况的调整
（1）将分析记录仪表投入。
（2）按各分析点数据，利用V3对精馏工况进行调整。
（3）在调整时，产品取出量维持在设计值的80%左右。
（4）当工况稳定后，可加大产品取出量到规定值，将污氮气纯度维持在规定指标上。
（5）产品氧的产量、纯度均达到指标时，将氧气从放空管路切换到产品输出管路上。
（6）注意液氧液面，应保持稳定，不能下降，必要时，可增加透平膨胀机的产冷量，所增加的膨胀气量可经V6阀旁通入污氮管路进行调节。
2.4.6工况的转换（正常工况→液体工况）
（1）起动另一台膨胀机，关小V101.
（2）调整氧气出口流量设定值。
（3）开V7、关V4。
（4）根据液氧液面调节V7。
2.4.7纯氩塔的操作与调整
（1）操作前应具备的条件
A．主塔及粗氩塔的工况稳定在设计工况。
B．纯氩塔已进行彻底的吹刷冷却。
C．粗氩含氧量分析AIAS-704≤2ppmO2。
D．仪器仪表和安全阀均已校好，并可随时投入使用。
E．检查所有阀门是否灵活好用，并全部处于关闭状态。
F．贮存系统的液压槽，已准备就绪。
（2）纯氩塔的操作
A．当AIAS-704≤2ppmO2时缓慢开大V705，将粗氩导入纯氩塔。
B．渐渐开大V706，V715冷凝器液氮出现液面并缓慢上升到额定设计值时，V706投自动。
C．在蒸发器液面LIC-704初达10%后，应全部排放积液。
开V756、V780以确保纯氩纯度。
D．当蒸发器液面LIC-704上升到额定值，渐渐开大V707，使塔内阻力PdI-703靠近设计值。
E．在蒸发器液面LIC-704达到设计额定值时，从分析阀AE-706取样分析氩纯度，若氩中含氮超过70ppm，则适当开大V751，直到合格为止；若氩中含氧大于10ppm，则打开V756及V780，排放一部分液氩进入粗氩塔Ⅱ，纯氩塔重新积液。
F．当纯氩中的氧、氮含量达到要求且液面达到1200mm时，可打开V708阀去液氩贮槽。
（3）纯氩塔的调整
A．塔内阻力稳定是纯氩塔工况稳定的标志，开大V707，增加上升蒸汽量，塔内阻力增加。
B．当塔内压力PIAS-704超过正常值时，LIC-703偏低，V706开大，使液氮液面上升，冷凝液回流量增加，塔内压力恢复正常。
C．定期开关或经常微开V759，排除不凝性气体。
D．氩纯度可通过调节余气量来达到，开大V751，可降低液氩中含氮量，若液氩中含氧量过高，只有打开V756及V780，排放一部分液氩进入粗氩塔Ⅱ，纯氩塔重新积液。
E．应防止纯氩塔出现负压，负压会使大气中水分吸入管内使管道堵塞。
F．调节V715的开度，使纯氩冷凝器氮侧压力调节到合适的值，用以调节纯氩冷凝器的热负荷，使纯氩塔工况稳定。
3.主要工艺指标：
重要操作数据：
序号
项目名称
单位
指标
1
压力
下塔底部压力
kPa
463
2
上塔底部压力
37
3
膨胀机进口压力
736
4
膨胀机出口压力
33
5
进冷箱空气压力
488
6
出冷箱氧气压力
18
7
出冷箱氮气压力
10
8
出冷箱污氮气压力
10
9
进冷箱增压空气压力
757
10
出冷箱压力氮气压力
427
11
加温空气压力
400~500
12
起动旁通管道压力
461.5
13
仪表空气压力
500
14
粗氩出粗氩塔Ⅱ压力
16
15
纯氩塔上部压力
31.94
16
液氩泵出口压力
774
17
温度
空气进下塔温度
℃
-173.2
18
出主换热器中部气体总管
-108
19
膨胀机进口温度
-108
20
膨胀机出口温度
-166.3
21
空气进冷箱温度
24
22
出冷箱氮气温度
23.6
23
出冷箱污氮气温度
23.6
24
出冷箱压力氮气温度
23.6
25
出冷箱氧气温度
21.1
26
进冷箱增压空气温度
40
27
粗氩冷凝器液空恒流阀后温度
-185.24
28
液氧喷射蒸发器前后温差
2.5
29
阻力
下塔阻力
kPa
～20.58
30
上塔阻力
～5.586
31
粗氩塔Ⅰ阻力
5～6
32
粗氩塔Ⅱ阻力
9～11
33
精氩塔阻力
2～7
34
液面
下塔液空液位
mm
500～600
35
主冷液氧液位
2950
36
粗氩冷凝器液空液位
600～1200
37
粗氩塔Ⅱ底部液氩液位
800～1200
38
纯氩塔冷凝器液氮液位
0～300
39
纯氩塔蒸发器液氩液位
1000～1350
40
流量
进冷箱空气流量
m3/h
53000
41
产品氧气流量
10000
42
氮气流量
20000
43
进冷箱增压空气流量
7800
44
膨胀空气进上塔流量
5800
45
粗氩气流量
333
46
氩馏份流量
10660
47
纯度
氧气
%O2
99.6
48
氮气流量
%O2
0.0005
49
液空
%O2
37.77
50
氩馏份气含氧量分析
%O2
90～92
51
粗氩塔Ⅰ顶部粗氩含氧量分析
%O2
1～2
52
粗氩塔Ⅱ出口氩气含氧量分析
ppmO2
2
53
粗氩塔Ⅱ出口氩气含氩量分析
%Ar
98～99
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