?寶雞超高純氣體[大騰]氬系統(tǒng)的優(yōu)化操作與技改

公司名稱：大騰科技（武漢）有限公司

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公司地址：武漢市東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)光谷總部國際2棟26F

聯(lián)系方式：400-100-9681

公司簡介：大騰科技位于武漢光谷自貿(mào)片區(qū)，公司致力于精細(xì)化制造業(yè)配套服務(wù)，隨著近年來國防工業(yè)、科學(xué)研究、自動化技術(shù)、精密檢測，特別是微電子技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)特種氣體的需求不斷攀升，公司產(chǎn)品專注于高純、超純特種氣體相關(guān)的高端細(xì)分行業(yè)，包含稀有氣體、電子氣體、電光源氣體、超高純氣體、標(biāo)準(zhǔn)氣體、激光氣體、醫(yī)用氣體、食品工業(yè)用氣體等，同時為高精度氣體管道設(shè)計安裝、技術(shù)咨詢、檢漏維護(hù)等。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用與軍事工業(yè)、航空航天、芯片制造、半導(dǎo)體工業(yè)、生物醫(yī)藥等等，為用戶提供精細(xì)化的應(yīng)用方案。

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前言從粗氬開始投運到精氬合格，如何縮短投運時間，減少物料損失，冷量損失是操作的要點。河南豫光金鉛股份公司制氧廠先后建成四套空分，分別是4000空分，6000空分，10000空分，15000空分。對建成時間比較早的4000和6000空分操作不斷進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)操作過程中積累的經(jīng)驗，對10000空分進(jìn)行一些技改，后來又根據(jù)10000空分技改后存在的缺陷對15000空分又進(jìn)行一些技改，使粗氬開始投運到精氬合格時間大幅縮短，物料損失，冷量損失大幅減少，以下是各個空分操作優(yōu)化過程和技改過程的總結(jié)。一 4000，6000空分氬系統(tǒng)沒有優(yōu)化前的操作從2001年到2005年公司先后建成了4000和6000兩套空分。因為當(dāng)時剛剛接觸到制氧，人員操作水平處于初級階段，缺乏操作經(jīng)驗。所以投氬過程嚴(yán)格按照廠家提供的操作規(guī)程，操作過程是：逐漸開大粗氬冷凝器液空進(jìn)液閥V3，使冷凝器開始工作，氬餾分在冷凝器里與液空換熱后被冷凝，并在粗氬一塔底部積起一定液位，然后啟動液氬泵，液氬泵把粗氬一塔底部的液體打到粗氬二塔，建立起粗氬塔的穩(wěn)定工況。經(jīng)過粗氬一塔和二塔的精餾，氬餾分含氧逐漸降低，工藝氬含氧也逐漸降低。當(dāng)工藝氬含氧小于2ppm后投入精氬塔。逐漸開大工藝氬進(jìn)精氬塔閥門V6，然后逐漸開冷凝器進(jìn)液閥V5，冷凝器開始工作，這些工藝氬在精氬塔冷凝器里與液氮換熱被冷凝，并在精氬塔底部積起液位，因為投入精氬塔前精氬塔含氧比較高，所以精氬塔底部積起的液體含氧也很高，只有排掉，然后繼續(xù)積液，排液。就這樣反復(fù)很多次置換，直到精氬塔含氧小于2ppm，然后開精氬塔進(jìn)計量筒閥門V708用液體反復(fù)置換計量筒，直到計量筒含氧小于2ppm，然后調(diào)節(jié)工況至正常。在反復(fù)置換精氬塔和計量筒過程中，需要消耗大量的液體。后來改變操作方法把精氬塔和計量筒作為一個整體，一起置換，但仍然需要消耗大量的液體。二 4000，6000空分氬系統(tǒng)操作優(yōu)化過程如果把這些消耗在置換上的不合格液體回收到粗氬塔，再次經(jīng)過粗氬塔精餾成為合格液氬，會減少液體排放減少損失。經(jīng)過討論后，在計量筒底部吹除閥V755與粗氬一塔底部吹除閥V753之間用金屬軟管連接起來.并在V753后增加吹除閥。（圖片一）操作方法是，當(dāng)工藝氬含氧小于2ppm時，投入精氬塔，全開精氬塔進(jìn)計量筒自動調(diào)節(jié)閥V708，當(dāng)計量筒積起一定液位后，緩慢開V755，并開V753閥前吹除閥。當(dāng)吹除閥有連續(xù)液體出現(xiàn)后緩慢開V753全關(guān)吹除閥。利用液位高差，使計量筒內(nèi)液體打到粗氬塔。圖片1這樣操作存在缺陷，因為金屬軟管沒有保溫，液體容易氣化，加上V753管道離氬泵進(jìn)口較近，打液過程容易造成氬泵氣蝕。引起氬工況波動，因此這種操作方法，經(jīng)過試用一段時間后沒有被采用。對精氬塔與計量筒的置換是對氧的置換，有人建議在工藝氬含氧合格前，先用高純氮氣將精氬塔與計量筒內(nèi)含氧降下來，然后再用液氬置換，以達(dá)到減少液氬損耗的目的。同時還可以縮短精氬的合格時間。方法是：在氮氣中壓緩沖罐底部吹除閥上接黑皮管，將氮氣引到計量筒底部吹除閥V755，使氮氣經(jīng)過V755進(jìn)入計量筒與精氬塔，后由精氬塔廢氣放空閥V760處排出。這種方法確實縮短了精氬的合格時間和減少了液體的損耗，但這種方法也存在隱患，因為氮氣溫度相對精氬塔和計量筒為高溫氣體，進(jìn)入精氬塔后，增加設(shè)備的熱應(yīng)力損壞，因此這種方法經(jīng)過試用一段時間后，沒有被采用。經(jīng)過試用氮氣置換后，發(fā)現(xiàn)用氣體置換可以減少冷量損失。在工藝氬含氧降低過程中，會出現(xiàn)工藝氬含氧低于精氬塔含氧的情況，因為工藝氬含氧沒有降低到2ppm，一般都直接放空扔掉。能不能把這些含氧低于精氬塔，原本放空的工藝氬引到精氬塔加以利用，同步冷卻，置換精氬塔。后來4000空分和6000空分采用工藝氬氣體置換的方法以后，使冷量損失大幅減少。具體操作：當(dāng)粗氬塔工況穩(wěn)定后，工藝氬含氧降低到接近精氬塔含氧時，開工藝氬進(jìn)精氬塔閥門V6，使工藝氬進(jìn)入精氬塔，不投入冷凝器，開精氬塔進(jìn)計量筒自動調(diào)節(jié)閥V758，稍開計量筒底部吹除閥V755，使工藝氬從計量筒底部吹除閥V755和精氬塔廢氣放空閥V760處排出。并用V755和V760的開度來控制工藝氬流量。隨著粗氬塔的精餾，工藝氬含氧逐漸降低，精氬塔和計量筒里的含氧也逐漸降低。直到工藝氬含氧合格，精氬塔和計量筒里的含氧也跟著很快合格。然后再投入精氬塔冷凝器和蒸發(fā)器，調(diào)整精氬塔工況至正常。這種操作方法充分利用了原本放空的工藝氬，同步冷卻，置換精氬塔，縮短了精氬的合格時間，同時，置換過程中沒有投入冷凝器，使冷量損失也降低了。直到現(xiàn)在4000，6000空分一直采用這種置換方法。三 10000空分的技改2010年，公司投建10000空分，總結(jié)4000，6000空分精氬塔計量筒往粗氬塔打液失敗的原因，對10000空分進(jìn)行以下技改。（1）把打液的管道走到冷箱內(nèi)部，讓管道在冷箱內(nèi)進(jìn)行保溫，并用閥門V704控制打液；（2）液體回粗氬塔位置設(shè)置在液氬泵泵后液體回流閥V701后。目的是遠(yuǎn)離氬泵進(jìn)口，防止氣蝕。

圖片2經(jīng)過這些改造后，理論上解決了打液造成液氬泵氣蝕的問題 。但使用時又出現(xiàn)新的隱患，因為新加管道和閥門走在冷箱內(nèi)部，一旦V704閥門泄露，不好處理，會造成粗氬塔與精氬塔一直處于連通狀態(tài)，使粗氬塔含氧高的氣體竄進(jìn)精氬塔造成污染。因為有這個顧慮，10000空分雖然進(jìn)行了改造，卻一直沒有使用過，直到現(xiàn)在10000空分置換精氬塔與計量筒一直沿用4000，6000空分置換方法。四 15000空分的技改2013年，公司投建15000空分，吸取10000空分精氬塔往粗氬塔打液管道，閥門的設(shè)計缺陷，經(jīng)過再三討論研究，決定對15000空分打液管道設(shè)計上進(jìn)行再次改造。在粗氬一塔與粗氬二塔之間氣相進(jìn)氣管道上引一根DN25的吹除管道至塔外，并在塔外這跟管道上串接兩個閥門V751A和V751B。（正?？坷镞呴y門V751A保持常開，用靠外邊閥門V751B控制開關(guān)，一旦V751B故障，可全關(guān)V751A，方便對V751B檢修。）精氬塔計量筒底部吹除管道也串接兩個閥門V755A和V755B。這兩根吹除管道在塔外用管道相連接。并在相連管道上安裝吹除閥。操作方法也做了一定改變。圖片三操作方法：投入粗氬工況，當(dāng)粗氬塔工況穩(wěn)定后，直接投入精氬塔。開工藝氬進(jìn)精氬塔閥門V6，開冷凝器進(jìn)液閥V5，冷凝器開始工作，全開精氬塔進(jìn)計量筒自動調(diào)節(jié)閥V708，使冷凝的液體直接進(jìn)入計量筒。當(dāng)計量筒積起一定液位后，緩慢開計量筒底部吹除閥V755B，開粗氬一塔與粗氬二塔之間氣相進(jìn)氣管道上吹除閥V751B，計量筒底部不合格液體緩慢進(jìn)入粗氬塔。計量筒底部液體打完后，關(guān)V755和V751，開管道上吹除閥，排凈管道內(nèi)存留液體，防止液體氣化，損壞管道。隨著氬塔的精餾，工藝氬含氧逐漸降低，計量筒里的液體含氧也逐漸降低。這些不合格液體間斷的被打到粗氬塔，直到計量筒內(nèi)液體含氧合格。然后調(diào)節(jié)精氬塔工況至正常。15000空分經(jīng)過這些技改后具有以下優(yōu)點：（1）管道和閥門接在冷箱外，一旦泄露，容易發(fā)現(xiàn)，處理；（2）吹除閥出冷箱閥門都是串聯(lián)兩個，靠里邊閥門保持常開，用靠外邊閥門控制開關(guān)，如果閥門故障，可關(guān)閉靠里邊閥門，對外邊閥門進(jìn)行檢修；（3）置換精氬塔，計量筒液體全部回收至粗氬塔，使冷量損失，物料損失降到；（4）精氬塔計量筒液體回粗氬塔位置在氣相管道上，離氬泵進(jìn)口比較遠(yuǎn)，打液過程快慢只影響粗氬塔底部液位，只要控制好氬泵往分餾塔的打液速度，對粗氬塔工況與主塔工況沒有影響；（5）經(jīng)過粗氬塔精餾的工藝氬含氧逐漸降低，這些含氬相對高的工藝氬氣體進(jìn)入精氬塔，被精氬塔冷凝后又返回粗氬塔，使粗氬的含氬量快速增加，加快了粗氬的濃縮速度，大大縮短了工藝氬的合格時間；（6）粗氬工況穩(wěn)定后直接投入精氬塔，工藝氬含氧逐漸降低過程中，同步置換精氬塔，當(dāng)工藝氬含氧合格后，精氬塔與計量筒含氧也跟著很快合格，縮短了精氬的合格時間。五 結(jié)束語15000空分經(jīng)過這些技改后，從粗氬開始投運到精氬合格時間與其他空分相比較提前十個多小時，大幅縮短了氬的投運時間。從節(jié)能降耗方面也充分發(fā)揮了優(yōu)越性。不僅表現(xiàn)在投氬過程中，在正常工況維護(hù)中，如果氬工況出現(xiàn)惡化影響純度，也可以直接把計量筒內(nèi)不合格液體返回粗氬塔，經(jīng)過再精餾得到合格工藝氬再進(jìn)入精氬塔，使損失降到。