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制氮技术问题解答

1. 问:什么是回流比和最小回流比?
答:在精馏过程中,氧氮混合液(液空)加热
后,经多次部分蒸发和冷凝,易挥发组分氮在气相
中含量大于它在液相中的含量,在塔顶得到氮气或
液氮。一部分液氮沿塔板下流,这部分液氮叫做回
流液;另一部未冷凝的氮气从塔顶取出,作为产
品。回流比就是回流液体量与取出的产品量的体积
比(或质量比),通常用R来表示,即:
R = L/D
式中:L— —单位时间内塔顶回流液体量,rn3/h;
D—— 单位时间内塔顶取出产品量,rn3/h。
在精馏过程中,塔内下流的液体量L与上升
的蒸气量 之比称为液气比,即L/ 。液气比与
回流比之间的关系为:L/V= R/(R+1)。
在规定的分离要求下,即塔顶、塔釜取出流体
的组成(纯度)为一定时,逐渐减少回流比,此时
所需理论塔板数将逐渐增加。当回流比减少到某一
数值时,所需理论塔板数增加至无穷多,这个回流
比的数值,称为该项预定分离任务的最小回流比。
它是精馏塔设计计算中的重要数据之一。通常精馏
塔操作时的实际回流比(最适宜回流比)取为最小
回流比的1.3~1.5倍。当减少回流比时,运转费
用将减少,但所需塔板数增多,塔的投资增大;反
之,当增加回流比时,可减少塔板数,却增加了运
转费用。因此,在塔的设计时,要选择一个最适宜
的回流比,使投资费用和运转的操作费用之总和在
特定经济条件下为最少。
杭州制氧机研究所(退休) 陈允恺
2.问: 充氧软管从安全、经济的角度考虑,
应采用哪些软管为好? (西安化工厂空分车间一读
者问)
答:灌充氧气用的高压软管,早期采用紫铜
管,一直延用到20世纪80年代初期。后来,部分
用户改用高压橡胶管,随后市场上又出现1种内壁
为聚四氟乙烯,外面不锈钢包扎软管(以下简称:
金属软管)。
紫铜管经反复充装,不断地弯曲扭动,材料逐
渐硬化,最后弯头处会产生裂缝或折断。
橡胶管为有机物,当氧气在管内流动的流速大
于规定值时,会产生自燃或燃爆。空氧气瓶装上台
位,打开氧气瓶阀均压时,若有1瓶为满瓶,此
时,该管内的流速大于规定值,很容易引起燃爆。
金属软管近年来得到广泛的应用,挠度大,装
卸方便,且安全。但最近有单位发生管裂、瓶倒的
事故。
从以上分析来看,用高压橡胶管充氧不安全,
因为它具备了燃烧要素中的两个要素,高压氧碰到
油脂会自燃,一旦有一定的激发能源就会发生燃爆
事故。实际上已有不少企业发生过橡胶管燃爆事
故。《深冷技术》做了多次报道,有的省份明确规
定不得用高压橡胶管充氧。
紫铜管和金属软管用来充氧,都是安全可靠
的。但是要注意使用寿命记录和制造单位产品质
量。首先,购买要有资质的单位生产的软管,质量
才会有保证;其次,要有使用寿命记录,紫铜管使
用4000~5000次后应将弯头回火1次,一般使用
20000次左右要更换;金属软管根据制造厂家的疲
劳试验,使用达10万次未见损坏。但是一般规定
两年更换1次。
关于管断、瓶倒造成不安全的问题,按规定在
充装过程中气瓶应有防倒链条固定。若按规定操
作,即使管断也不会产生瓶倒事故。
3. 问:小型全低压流程空分设备启动操作应
掌握哪些要领?
答:小型全低压流程空分设备启动可分冷却、
积液和调纯3个阶段。
冷却阶段操作要领:
(1)开启两台透平膨胀机,在确保最高允许转
速的前提下,尽量增加膨胀机进气量。
(2)关闭主换热器中部进膨胀机阀,打开主换
热器冷端进膨胀机阀,加速主换热器的冷却速度。
(3)确保膨胀机进气最高压力和分子筛吸附器
再生气量的前提下,尽量降低上塔压力。
(4)关闭下塔液氮回流阀,开启液氮节流阀和
空气进下塔阀,重点加速冷却冷凝蒸发器单元。
(5)及时关闭冷却初期打开的吹除阀,防止冷
损。
积液阶段的操作要领:
(1)继续确保两台膨胀机前压力稳定,保持最
高允许转速,使其满负荷运行。
(2)当冷凝蒸发器出现液氧液面后,应及时关
小氧气流量至正常流量的1/3左右,控制上塔压力
在0.05~0.055MPa。逐渐关小液氮节流阀至全关。
(3)及时调整进塔空气量,确保进下塔前空气
温度尽量低,增加进塔空气含湿量。
(4)当液氧液面升至正常液面2/3时,缓慢开
启液氮回下塔阀,稍稍开启液氮节流阀。
调纯阶段的操作要领:
(1)确保冷凝蒸发器液氧液面在正常范围内,
并状态稳定。及时调节膨胀机产冷量,在确保一台
高效运行的前提下,另一台逐渐减量,直至停下1
台膨胀机。
(2)液空节流阀、液氮节流阀和液氮回下塔阀
开关要缓慢,且要有预见性。
(3)用液空节流阀控制好下塔液空液面,用液
氮节流阀控制好下塔液空和液氮纯度。
(4)根据氧气纯度逐渐开大氧气送出阀到正常
值。
(5)调整氮气出口阀和污氮出口阀,在确保上
塔压力稳定的前提下,逐步提高氮气纯度到规定
值。
(6)当氧、氮产品纯度达到要求后,调整膨胀
空气进上塔气量,以增加产品产量。
(7)正常运行时抓住液氧液面稳定这个中心环
节,及时调节产冷量,确保空分设备全面稳定运
行。