莱钢天元气体有限公司的12000m3/h 空分设备为林德公司的设备，采用了常温分子筛净化、空气增压透平膨胀制冷、结构填料塔、降模式冷凝蒸发器、全精馏制氩的外压缩流程。流程简图如图1所示

图1  12000m3/h 空分设备流程简图

 二、问题的提出

根据公司技改的需要，近年进行了整套装置DCS系统的改造，联动开车以来，污氮含氧量一直偏高，影响了公司经济效益。改造运行后污氮含氧量参数见表1。

从表中可以看出，年平均污氮含氧量偏高，为2.01

三、问题的分析与调整

1．下塔精馏工况的分析与调整

下塔是整个空分装置精馏工况的基础。空气在下塔初步精馏后，得到一定氧含量的富氧液空和一定含量的液空。液空、液氮取出量的变化，将影响到液空、液氮的纯度，并影响到上塔精馏段的回流比。如果液氮取出量过小，虽然液氮纯度很高，但给精馏段提供的回流液过少，将使氮气纯度降低。此时，由于液空中的氧浓度低，将造成氧纯度下降，氧产量减少。因此，下塔的最佳精馏工况应是在液氮纯度合乎要求的情况下，尽可能加大取出量。一方面为上塔精馏段提供更多的回流液；另一方面使液空的氧浓度提高，减轻上塔的精馏负担，这样才有可能提高氧产量，降低污氮含氧量。对于该装置能反映下塔精馏工况的参数，除下塔阻力外，主要是下塔中上部的液氮纯度AI-A3025，该参数值按设计含氧量是8.5%，在调试后实际值是11.2%，该值是作为上塔液氮节流阀自动调节的设定值，该设定值的高低，不仅影响下塔的精馏工况，也影响上塔的精馏工况，同时还影响到粗氩塔冷凝器的工作。控制好液氮节流阀开度，对于精馏工况的调整及产品产量、纯度十分重要，当液氮节流阀开度偏大，精馏塔内回流液体过多，液体中氮分子由于蒸气传入热量不够得不到充分蒸发，氧纯度就降低，反之此阀开度过小，回流液体少，不能使蒸气中的氧分子充分冷凝，氮纯度就降低。

为防止液氮节流阀开度过大或过小对精馏工况的影响，我们在实际操作中反复调整试验，最终找到HV-H3223阀的灵敏开度为62%左右，AIC-3205控制在10.8%~11.2%之间。设定值过高，则使液氮和液空中的含氧量升高，产品氮气纯度差，装置的提取率降低。通过不断的实际调整，根据空气量变化的不同，将AI-3025的设定值定在10.6-11.1%，有效的提高了平均氮纯度，氮气中的含氧量由30×10-6降至6×10-6，污氮含氧明显下降。

2、上塔操作压力分析与调整

调整好上塔精馏工况，努力提高平均氮纯度。平均氮纯度的高低标志着氧损失率的大小。上塔的精馏工况主要是控制氧、氮取出量，一方面二者的取出量要合适，另一方面阀门开度要适度，以便尽可能降低上塔压力，有利于精馏，以提高污氮纯度。较低的精馏压力可增大各组分的相对挥发度，有利于氧、氮、氩的分离。这一点对上塔提留段的氩、氧分离是最有意义的。在保证污氮出装置压力满足分子筛再生压力的情况下，上塔压力取决于污氮再生分子筛所需的压力，上塔压力在28KPa时污氮出装置的阀门开度FV-F3926在55%~74%之 间，开度还有余量，通过逐步降低污氮再生分子筛压力，使FV-F3926的开度增至82%~96%之间，上塔压力得到降低，低温季节至26KPa，高温季节至24KPa。上塔压力的降低也使粗氩塔的操作压力下降，增大了粗氩塔内氩对氧的相对发挥，使氧、氩分离更加完善，氩中含氧小于1×10-6，同时，精馏塔操作压力的降低，也使空压机的排压下降，能耗降低。

3、氩馏份的分析与调整

对氩塔工况的调整，主要是调整氩馏份流量和液氩产品的取出量。一般来说，在氩馏份浓度和液氩产品的取出量一定时，氩馏份流量在一定范围内增大时，则氩塔内的回流比增大，液氩产品中的氧含量降低；在氩馏份流量及氩馏份中的氩含量一定时，当增大液氩产品的取出量时，则氩塔回流比减小，液氩产品中的氧含量会有所升高. 因此，在保证进入氩馏份中的氮组分不超标的前提下，应尽可能增大氩馏份的流量；在产品液氩含氧不超标的情况下，尽量增大液氩产品的取出量，这样不仅液氩产量增加，同时对保证氧产品的纯度也是十分有利的。氩馏份AIC-A4110在操作中是一个十分重要的参数，它的稳定与否直接影响到主塔和粗氩塔精馏工况，AIC-A4110与液氮回流阀HV-H3223和液空量F1-F3222及粗氩取出量F1-F4133都有关，针对这几个影响因素，在实际操作中，反复试验调整，找到了一个较好的搭配。HIC-H3223: 65.2%左右,  FI-F3222: 10200 m3/h左右,  FI-F4133: 398 m3/h 左右 , AIC-A4110: 90.2%O2左右.随着精馏工况的改善，污氮含氧量大幅度降低。

四、效果与经济效益

通过调整优化操作，使运行工况参数得到了提升，运行十多个月以来取得了可观的经济效益。调整后污氮含氧量参数见表2

污氮含氧量由2.01%降到了现在的1.11%。

经济效益：

降低污氮含氧量=平均小时污氮总量×（调整前污氮含氧量—调整后污氮含氧量）× 11个月运行时间 ×氧气单价  

=19962×（2.01-1.11）×8040×1.02

=147.3（万元）

五、结束语

经过针对污氮含氧量偏高的分析，对12000 m3/h空分装置进行了相应的调整操作，经过十多个月时间的稳定运行后，效果十分明显。在这里只是对精馏方面的影响因素进行了分析和调整，还有，机械方面，天气方面，操作人员等方面的影响因素还有待于今后进行相应的分析和调整。

参考文献

（1）《制氧技术》  李化治 编著 

（2）《深冷技术》徐文灏，王宝训 编著

作者简介

夏志刚（1975--），男，2004年毕业于莱钢党校，大专学历，现任莱钢集团天元气体公司生产运行部作业区班长，技师。