贵冶410000Nm3h制氧机扒砂及氩系统的改造0双层板

贵冶4#10000Nm3/h制氧机扒砂及氩系统的改造

贵冶4#10000Nm3/h制氧机扒砂及氩系统的改造 2011年12月04日 来源： 键词：制氧机；扒砂；氩系统；改造；效果摘要：简述了贵溪冶炼厂制氧车间第四套10000m³/h制氧机在运行了一年后，因冷箱内部分管道泄漏而采取扒砂处理的情况和对氩系统进行改造及改造后的效果。贵溪冶炼厂制氧车间第四套10000m³/h制氧机于2003年元月份投产，这套制氧设备主要包括：氮气预冷系统、双层分子筛纯化系统、增压透平膨胀机、全精馏无氢制氩填料塔及液氧冷凝蒸发器等，7月通过考核，除了液氩产量达不到要求（我们产氩量不到300 m³/h），其它性能指标均能达到或超过设计要求。主要性能设计参数如下表：氧气产量(m3;/h) 氮气产量(m3;/h) 液氧产量（m3;/h） 液氩产量(m3;/h) 液氮产量(m³/h) 氧气纯度(%) 液氩纯度(ppm) 液氮纯度(ppm)工况1 10000 6500 1000 450 600 >99.7 氧<2;氮<3 氧<5工况2 11000 6500 110 450 0 1．扒砂的原因及发现的问题：原因：2003年10月到11月之间，我们发现主冷凝蒸发器中氮侧液氮液位调节（液氮回上塔）2LCV4外部结霜严重，且形成了一个大冰团，陆续出现两次将该阀的阀芯冻结造成无法调节现象；同时，在我们将2LCV4外部的冰块冲去后，发现有一道长70公分的裂缝，并手工测得泄漏气体为氮气；通过以上现象的分析，我们初步判断为阀门或冷箱内管道泄漏所至，而且漏液的可能性居大，于是，决定利用全厂年修时间扒冷箱珠光砂进行处理。问题：2003年12月，扒砂后发现：（1）2LCV4阀本体无泄漏，阀体情况良好；（2）精氩塔冷凝蒸发器液氮的吹除管线有漏点，且漏点正好位于2LCV4阀的上方，而造成2LCV4阀密封不好泄漏、结冰。（3）意外地发现精氩塔冷凝器液氮回主塔的调节阀2HC702存在严重问题，在阀前的节流管道上有一个ø150×150mm的大裂口，从表面情况分析，无爆裂痕迹；（4）同时还发现氩系统中有多处管道变形状况，液氩泵出口至粗氩1塔的管道严重变形。2．冷箱内部管线改造和修复分析：通过我们技术人员的仔细分析，并请来川空厂有工程人员现场指导，确认原因如下：（1）对于2HC702阀前管道上的的大裂口，主要可能有两个原因，一是安装的位置不准确，角阀变形，造成该阀角度倾斜，液氮节流后长期冲刷在同一位置造成；二是热应力补偿不足，设计或安装不到位。（2）针对氩泵后管道严重变形现象，主要是热应力补偿不足，加上液氩比重较大，管路较长等因素所致；（3）吹除阀上的漏点，主要还是的焊点不牢，在装砂之前查漏无彻底。修复：通过上述的分析情况，我们认为主要问题还是出现在管道的应力冷补偿不足，在管道安装时，缺乏对管道应力状况分布的经验，尤其是氩系统的管线，加上裸冷过程中，未能真正冷透。因此，我们对这两条管线重新进行了配置，增加了多处“U”型弯管，并对2HC702阀的位置进行校正，最后，在装添珠光砂之前，进行了较为彻底裸冷、查漏，尽力排除可能存在的隐患。3．氩系统的改造项目（1）氩产量不达标的原因分析此套空分装置氩系统为规整填料塔无氢制氩流程，通过粗氩1塔和2塔精馏，除去氩中的微量氧，得到高纯度（<2ppmO2）的气态氩气进入精氩塔除去微量氮（<3ppmN），最终得到合格的液氩送到用户。但川空厂家的粗氩2塔冷凝器制造时，因氩取出口制做过小，便发出了紧急变更通知，为弥补这一缺陷，临时在粗氩2塔回流管上取出一ø90管道，以增加部分氩产量，而在实际运行中，却发现氩产量一达到300m3/h时，便会产生虹吸现象，大量的液体吸入精氩塔，，导致精氩塔的流量无法控制，从而影响了粗氩2塔的脱氧能力，严重时使氩系统造成整体破坏，所以氩产量在长达一年的运行中，只能维持300m3/h以下。（2） 使精氩塔的进料方式为全气相进料通过对气液夹带现象的分析，认定为增设ø90管径过小，高度不够所致，如果要保证冷凝器侧氩回流管道上通过的全部都是气态，侧只有增加一气液分离器，才能确保去精氩塔的进料全是气体。如下图1，在粗氩2塔的液氩回流管上增加了一个气液分离器，把原ø90管道扩大到ø210，筒体下部的液体作为粗氩2塔的回流液，筒体上部再收缩回ø90的管径，并在原基础上加高，超过冷凝器内液氩液位高度，再与粗氩2塔总气氩管相接，以保证精氩塔进料口全部为气相进料。（3） 精氩塔计量罐底部到粗氩2塔进料口之间的管路与众多制氧单位一样，我们从精氩塔计量罐底部增加一旁通流路到粗氩塔，以减少不合格液氩的排放，尤其是刚投氩初期，或当精氩塔工况被破坏，液氩产品质量受到污染时，可以减少粗液氩的浪费，回收冷量节省积液时间。（4） 加精氩塔启动、停车管线从以往的经验来，氩系统的启动和停车复热耗时最长，且管道直径最小，冷却和复热均不易达到要求，尤其是精氩塔，压力低，管径细，极大地延长了氩系统的启动和停车复热的时间。通过分析和实际对比，我们在精氩塔冷凝器顶部，新增一根ø90的管线和一个吹除阀，以增加精氩塔气流速度和流量，加快精氩塔冷却和复热时间。4．经验和体会：（1） 改造后的效果较好，年修后启动时间明显加快。2004年1月13日16：00启动空透，于15日20：00送氧，至19日7：00左右生产出液氩产品。（2） 改造后，因精氩塔无气液夹带现象，精氩塔压力稳定，液氩贮槽的汽化后氩气亦可得以回收利用。（原来因气液夹带，易造成精氩塔安全阀动作，一直没有回收氩贮槽余气）（3） 氩系统的稳定，不仅增加了液氩产品产量，同时也使主塔工况更趋于稳定，便于操作。（4） 改造后工况及产量对比(以工况1生产为例)氧气产量(m³/h) 氮气产量(³/h) 液氧产量（m³/h） 液氩产量(m³/h) 液氮产量(m³/h) 氧气纯度(%) 液氩纯度(ppm) 液氮纯度(ppm)改造前 9600 6500 1000 280 550 99.8 < 2ppmo;<3ppmN < 5ppmo改造后 10400 6500 820 400 480 99.6 < 2ppmo;<3ppmN < 5ppmo(end)

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