空分启动正常操作问题汇编

如何把氧气产量调上去?

答：影响氧产量的因素，除了尽可能减少空气损失，降低设备阻力，以增加空气量；尽可能减少跑冷损失、热交换不完全损失和漏损，以减少膨胀空气量外，这里主要从调整精馏工况的角度，分析一下调整产量的方法：

1)液面要稳定。液氧液面稳定标志着设备的冷量平衡。如果液氧面忽高忽低，调整纯度就十分困难。合理调节膨胀量和液空、液氧调节阀开度，使液氧面稳定。

2)调节好液空、液氮纯度。下塔精馏是上塔的基础。液空、液氮取出量的变化，将影响到液空、液氮的纯度，并且影响到上塔精馏段的回流比。如果液氮取出量过小，虽然氮纯度很高，但是，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。这里需要说明的是，液氮纯度的调节要用液氮调节阀，不能用下塔液氮回流阀。回流阀在正常情况下应全开。

3)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。而平均氮纯度又取决于污氮纯度的高低，因为污氮气量占的比例大。污氮的纯度主要也是靠下塔提供合乎要求的液氮来保证的。当下塔精馏工况正常，而污氮纯度仍过低时，则可能是上塔的精馏效率降低(例如塔板堵塞或漏液)；或是膨胀空气量过大；或是氧取出量过小、纯度过高，使上升蒸气量增多，回流比减小。要改善上塔的精馏工况，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。

氧产量达不到指标有哪些原因?

答：影响氧气产量主要有下列因素：

1)加工空气量不足。空气量不足的原因有：

①环境温度过高；

②大气压力过低；

③空气吸入过滤器被堵塞；

④电压过低或电网频率降低，造成转速降低；

⑤中间冷却器冷却效果不好；

⑥级间有内泄漏；

⑦阀门、管道漏气，自动阀或切换阀泄漏；

⑧对分子筛纯化流程来说，可能是切换蝶阀漏气。

2)氮平均纯度过低。原因有：

①精馏塔板效率降低；

②冷损过大造成膨胀空气量过大；

⑧液氮纯度太低，液氮量太大；

④液氮量过小；

⑤液空或液氮过冷器泄漏；

⑧污氮(或馏分)取出量过大；

⑦液空、液氮调节阀开度不当，下塔工况未调好。

3)主冷换热不良。主冷换热面不足，或氮侧有较多不凝结气体，影响主冷的传热，使液氧的蒸发量减少。

4)设备阻力增加。由于塔板、液空吸附器或过冷器堵塞，液空、液氮节流阀开度过小或被堵塞，将造成下塔压力升高，进塔空气量减少。当切换式换热器冻结时，也将造成系统的

阻力增加，进塔空气量自动减少。

5)氧气管道、容器存在泄漏。

为什么全低压空分设备中规定要经常排放相当于1%氧产量的液氧到塔外蒸发呢?

答：以往认为，分馏塔爆炸的原因是乙炔引起的，在防爆系统中设有液空和液氧吸附器，吸附乙炔的效率可达98%左右。国外经过多年实践和研究发现，爆炸源除了乙炔之外，尚有饱和及不饱和的碳氢化合物--烃类，如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯等在液氧中富集。这些物质在吸附器中也能被吸附掉一部分，但是吸附效率只有60%～65%。由于它们在液氧中的分压很低，随气氧一起排出的数量很少(除甲烷外)，剩下的就会在液氧中逐渐浓缩，一旦增浓到爆炸极限就有危险。

为了避免液氧中烃类浓度的增加，根据物料平衡，需要从主冷引出一部分液氧，把烃类从主冷抽出一部分。抽出的液氧最小量相当于气氧产量的1%再另行气化。还规定把液氧面提高，避免产生液氧干蒸发(在蒸发管出口不含液氧)，防止碳氢化合物附着在管壁上，以增加设备的安全性。在国产全低压空分流程中也已采用了这项措施。

出分子筛纯化器后空气中的水分和二氧化碳含量超标如何判断，是什么原因造成的?

答：出分子筛纯化器后空气中的水分和二氧化碳含量超标的判断，通常有以下方法：

1)设在分子筛吸附器后的水分和二氧化碳检测仪表的指示值，在周期末上升很快，并且很快达到报警值；

2)主换热器内水分和二氧化碳有冻结现象。热端温差明显增大，空分装置的冷量不足，需要增加膨胀空气量。在水分和二氧化碳检测仪表失灵时要特别注意这种情况。

出现这种情况可能有以下原因：

1)分子筛长期使用，吸附性能下降；

2)分子筛再生不完全，或者蒸汽再生加热器泄漏，再生气体潮湿；或者分子筛吸附水分负荷过大，影响对二氧化碳的吸附；

3)对于卧式分子筛吸附器，由于气流脉动等原因造成床层起伏不平，出现气流短路；

4)对于立式分子筛吸附器，由于吸附床层出现空隙，造成气流短路。

在分子筛纯化器再生时，有时冷吹曲线会出现多个峰值是什么原因?

答：在对分子筛纯化器进行再生时，在冷吹阶段之初，氮气的出口温度会继续升高，形成一个峰值。但是，有的吸附器的冷吹曲线会出现两个或三个峰值，如图146所示，或整个峰顶是比较平坦，峰值不明显，这是什么原因呢?

在冷吹阶段氮气出口温度会继续升高的原因是床层内积蓄的热量将气体及下部的分子筛进行加热。如果床层平坦，同一截面上分子筛的温度均匀，则随着气流通过，温度变化向出口方向的推移过程也大致是相同的，所以在出口同时达到一个最高温度，形成一个峰值。如果床层高低不平，气流在不同的部位通过的床层厚度不同，则在出口不是同时达到最高温度，混合后的峰值可能出现几个，或整个峰顶比较平坦，峰值温度降低，冷吹曲线的形状也会变得“矮胖”一些。出现这种情况，加热及冷吹到指定温度往往需要更长的时间。应查明原因，予以解决。

怎样判断分子筛的加热再生是否彻底?

答：首先要求对分子筛进行加热所需的蒸汽压力、流量等要达到工艺设计要求的条件。

加热再生过程可通过再生温度曲线来判断，如图145所示。图中，AB为卸压阶段。由于压力下降，分子筛的吸附容量减小，原来被吸附的水分和二氧化碳分子有部分解吸出来，温度下降。

BC为加热阶段。污氮气进口温度迅速升高，但是出口温度开始还会继续下降，然后才逐渐升高。因为此时的热量首先消耗在解吸所需的热量上，将床层的中上部分子筛解吸，并将热量贮存在床层中。这一阶段对再生效果的影响因素是：氮气流量、加热时间和再生温度。主要是监控污氮进口温度。

CD为冷吹阶段。污氮出口温度会继续升高。在该阶段之初，是利用贮存在分子筛床层内的热量对下部的分子筛继续进行解吸，直至冷吹曲线的最高占--“冷吹峰值”该温度是整个床层再生是否彻底的标志。因为在出口部位最不容易再生彻底。如果该处的温度能达到要求，内部的温度肯定要超过此温度，表示内部均已再生完毕。因此，在冷吹阶段主要是监视出口的峰值温度。

空分设备在启动和正常操作中能靠冷凝蒸发器积累液体吗?

答：这个问题要对启动和正常操作两个阶段分别来分析。

在启动阶段，积累液体的任务是靠液化器来完成的，而不能靠冷凝蒸发器。即使把膨胀空气引入冷凝蒸发器，由于传热效果很差，也不能胜任积累液体的工作。不仅如此，问题还在于冷凝蒸发器的结构上并没有膨胀气体进出的回路。

在正常操作阶段，表面上看液氧面的升降是从冷凝蒸发器反映出来的，实际上是一系列传热的结果。怎样把冷量转化为产生液体呢?当冷凝蒸发器处在冷量平衡阶段，如果还要液氧面上涨，就得增加膨胀量或提高膨胀机前压力，即增加制冷量。由于膨胀量的增加，进下塔的空气量减少，使冷凝蒸发器的热负荷减少，蒸发的液氧就相对地减少了，表现为液氧面上涨；如果膨胀量未变，只是提高单位制冷量，即提高膨胀前温度(减少旁通量)，则必然使环流气体在切换式换热器中放出的冷量增多，使正流空气进塔的能量(焓值)降低，也将减小冷凝蒸发器的热负荷，液氧蒸发量减少，液氧面上涨。因此，多余的冷量通过换热器转移到塔内，而不是靠冷凝蒸发器积累的。

此外，在正常运行中，上塔底部主冷液氧面的表压力约为0.04MPa，氧的蒸发潜热为6700kJ/kmol；气氮的冷凝压力约0.48MPa(表压)，氮的冷凝潜热为4815kJ/kmol。氮的冷凝潜热小于氧的蒸发潜热，即把1kmol的气氮冷凝为液氮所需的冷量比蒸发1kmol液氧所放出的冷量少。而冷量是平衡的，所以相应地气氮的冷凝量要大于液氧的蒸发量。这样会有液体积累起来吗?不会的。因为液氮节流到上塔，压力降低，必然有一部分气化，所以流至冷凝蒸发器的量还是等于液氧蒸发量，不会因此而有液体积累起来。

为什么空气冷却塔启动时要求先充气，后开水泵?

答：空气冷却塔投入使用时都要求先导气，后启动水泵。这是防止空气带水的一种措施。

因为充气前塔内空气的压力为大气压力，当把压力约为0.5MPa(表压)的高压空气导入塔内时，由于容积扩大，压力会突然降低，气流速度急剧增加，它的冲击、挟带作用很强。这时如果冷却水已经喷淋，则空气出冷却塔时极易带水，所以要求塔内先充气，待压力升高、气流稳定后再启动水泵供水喷淋。

再则，如果先开水泵容易使空气冷却塔内水位过高，甚至超过空气入口管的标高，使空压机出口管路阻力增大，引起透平空压机喘振。有些设备规定空气冷却塔内压力高于0.35MPa(表压)后才能启动循环水泵。运行中当压力低于此值时水泵要自动停车。

如何缩短分子筛净化流程空分设备的冷开车时间?

答：通常大型空分设备从启动冷却、积液、调纯到出合格产品，需要36h以上的时间，其中，冷却约10h，积液约20h，调纯6h。对分子筛净化流程空分设备，没有渡过水分析出、冻结和二氧化碳析出期的问题，但是，整个启动过程，装置所需的冷量是一定的。要缩短冷开车时间，一是要最大限度地发挥膨胀机的制冷能力，二是要缩短调纯的时间。根据一些厂的操作经验，具体可作以下改进：

1)尽可能降低膨胀机后压力，增大膨胀机的单位制冷量。例如，在冷却阶段，打开上塔的所有排出阀，使上塔的压力(即膨胀机出口压力)从0.065MPa降至0.04MPa，则约可使制冷量增加15%；

2)在积液过程要提高上塔压力。当设备冷却到液化温度时，开始出现液体。由于液化温度随压力增高而提高，相应的冷凝潜热减小。因此，在积液阶段，将上塔的压力从0.04MPa 提高到0.065MPa，氧的液化温度可从-180℃提高到-178.3℃。可加快液化速度；

3)提前开始调纯阶段。当液面达到正常液面的60%时，实际上在塔板上也已有液体，已在进行着气液的热质交换的精馏过程，因此，可以根据以往的操作经验，提前进入调纯阶段。

采取上述措施，有的厂将冷开车的时间缩短到20h以下，减少了开车电耗，及时提供氧、氮产品。

分子筛吸附净化流程的空分设备在短期停车后重新恢复启动时应注意什么问题?

答：分子筛吸附净化流程的空分设备，在短期停车后重新恢复启动时应注意：

1)空压机应缓慢升压，防止因压力突然升高，造成对空冷塔的冲击。应先升压后开水泵；

2)注意空冷塔的水位，防止因水位过高而造成分子筛吸附器进水；

3)短期停车时如再生的分子筛吸附器已经冷吹即将结束，可以手动切换使用经再生的分子筛吸附器；

4)在分子筛吸附器再生系统调整到正常工艺条件，且分子筛后分析点的二氧化碳含量小于1×10-6时，将空气缓慢导入空分塔；

5)在调整空分工况的同时，缓慢切换分子筛再生气，并改用污氮，保证再生气流量。

分子筛吸附器的切换操作应注意什么问题?

答：分子筛吸附器在切换时，首先要进行均压。由于均压管在出口处，在均压过程中如果均压阀开得过快，势必造成空气量有大的波动，而影响空分的稳定生产；如果均压阀开得过慢，将会延长分子筛的使用时间，对吸附效果不利。

在卸压时，如果卸压过快，由于卸压阀在分子筛床的下面，分子筛下部的压力卸掉得快，而分子筛床层上面的压力必须通过分子筛层才能卸掉压力。其压力差越大，对筛床的压力也将大大增加，这将对分子筛床的安全不利。

所以，要密切注意分子筛加热、冷吹等工艺情况。均压和卸压的时间过长和过短都不利。纯化器再生操作怎样进行?

答：分子筛纯化器在0.5～0.6MPa下吸附达到饱和后应进行再生。再生操作分4个阶段进行：即卸压、加热、冷吹、充压。再生一般在10～15kPa下完成。卸压时，分子筛所吸附的水分、二氧化碳、乙炔等分子会部分解吸出来。因脱附需要能量，故必须吸收热量。这部分热量来自分子筛床层本身，因此床层温度下降，气体出口处温度都随之下降。

在加热阶段，加热气体通常采用污氮气。污氮通过蒸汽加热器或电加热器。对于单层分子筛纯化器，加热气体的温度为280～300℃；对于双层分子筛纯化器，加热温度为200℃。加热气体进入分子筛床层，一般气体从上部进入，将出口侧及中部床层加热，使之被吸附的杂质解吸，并将足够的热量贮存在床层中。污氮出口温度作为操作的依据。加热阶段刚开始，加热气体使靠近空气出口分子筛床层的温度升高，并供给水分、二氧化碳脱附能，故本身温度又迅速下降，污氮出口温度甚至会降低到-10℃，然后才逐渐升高。当污氮出口温度达到100℃时，停止加热。

在冷吹阶段所用气体仍然是污氮，污氮不再经过加热。显然，气体进入分子筛床层温度将迅速下降，靠近入口侧的床层温度也随之下降。由于热量向污氮出口侧推移，出口侧床层将继续升高，这部分分子筛将继续再生。污氮出口温度也将逐渐升高，可达到峰值温度一般为160℃，尔后又下降，直到常温。这说明分子筛已再生完毕、待用。冷吹阶段污氮出口温度也可能出现两个或三个峰值，这往往是由于纯化器分子筛床层不平整，有薄、有厚所致。

在充压阶段，纯化器内通入空气，纯化器内的压力升高。由于空气中的杂质、水分、二氧化碳、乙炔被吸附床层吸附，温度将升高，空气出口温度一般会升高2～4℃。