氩回收系统膜压机的安全运行

李成龙

氩回收系统膜压机的安全运行

李成龙

（南京钢铁联合有限公司制氧厂,江苏南京210035）

为提高空分设备运行的经济性，将KDON—20000/20000型空分设备配置的500 m3氩储槽顶部放空的氩气加以回收利用，详细介绍了改造方案和运行中的问题及解决的方法。

空分设备；膜压机；回收利用

1 概述

南京钢铁联合有限公司1#两万制氧于2003年7月建成投产，采用的是杭氧生产的KDON—20000/20000型第六代外压缩产品，采用分子筛吸附，增压透平膨胀机制冷，高效规整填料上塔和全精馏无氢制氩，设计氧气产量为20000 m3/h，氧气纯度99.6%,氮气产量为20000 m3/h，氮气纯度（氧含量）≤5×10-6，氩气产量为755 m3/h，氩气纯度为99.999%。

1#两万自建成投产后，运行至今各项指标都较正常，但是氩储槽放散率一直较大，没有很好解决。我公司氩槽使用的是500 m3常压储槽，设计压力0.04 MPa(G)，液位上限＜7850 mm，下限>550 mm，采用珠光砂粉末绝热，日蒸发率0.29%，在实际运行过程中，因为液体管道的复热和液体流动的影响，蒸发率应大于实际值。原杭氧设计流程从液氩储槽顶部接一根回气管回到精氩塔中部，但由于回气管管径较细，只有40 mm，且回气管线较长，在实际生产中，氩槽压力为35 kPa左右，精氩塔工作压力在25 kPa左右，约有10个kPa左右的压差，并不足以使氩槽回气顺利返回精氩塔。氩气在空气中只有0.932%的体积，是花费了很大成本生产出来的，白白浪费极为可惜，如何回收成为了一个课题。

2 措施

（1）采取扩大液氩储槽与精氩塔压差的方法。首先提升氩储槽压力，但是由于充槽车时储槽内压力变化较大，加上防爆片质量得不到保证，易导致防爆片疲劳，经常在36 kPa左右即动作，所以氩槽压力上升有限。其次，降低精氩塔压力，从25 kPa左右下降至10 kPa，这将导致精氩塔精馏效果下降，氩中含氮量略有上升，从0.6×10-6上升为约1×10-6左右，但仍属于正常工况，氩气放空量略有下降，但放空量依然较大。

（2）考虑到回气管路上止回阀存在阻力，影响氩气回收，可以拆除回气管道上的止回阀V8，但这将带来隐患，当氩系统工况恶化时，精氩塔的压力超过氩贮槽压力时，气体有可能倒回到储槽，氩储槽的含氧、含氮量均控制在1.5×10-6以下，极易污染。后经慎重研究决定，拆除止回阀，在生产中对该点加强管理，在工况不稳定时，关闭回气阀V3，并列入交班内容。经过以上改进，放空量有进一步缩小趋势，但仍有不小的量，不能从根本上解决问题。

（3）准备借鉴我公司林德一万制氧的经验，在储槽顶部加一台冷凝器，引一路液氮做冷源，将放空气体液化，但考虑到我单位实际情况，空分保冷箱离储槽较远，并且由于冷量问题，平时几乎不生产液氮，

后决定放弃这一方案。

（4）根据单位实际情况，决定上一台膜压机将放空氩气打入管网。因我公司用户对氩气纯度要求较高，需99.999%以上，而膜压机是一种无污染的清洁机器，又考虑到进、排气压力差较大的实际情况，经过比较选择了某公司的G3V-25/30型隔膜压缩机。

膜压机参数如下：

型号：G3V─25/30；

型式：二级，双缸V型，水冷；

介质：氩气；

流量：25 m3/h；

进气压力：常压；

排油压力：一级1.0~1.1 MPa(G)；二级3.5~3.6 MPa(G)；

排气压力：一级0.9 MPa(G)；二级3.0 MPa(G)；

电机功率：15 kW；

轴功率≤11 kW。

安装后简易流程见图1。

图1 氩回收系统流程简图

但是，由于考虑不细致，运行中出现了一些问题。膜压机与首次液氩气化泵同时运行时，发现膜压机进口管路结霜严重，膜压机运行声音异常。检查发现，膜压机进口压力达到0.2 MPa，检查液氩储槽回气管路吹除阀V6，发现大量液体，立即停运膜压机。膜压机压缩介质为常温、常压气体。低温、高压气体使膜压机的材质与液压润滑油难以承受，将造成机器的损坏。从储槽至膜压机管路及管路上的一个1.24 m3的小缓冲罐均为碳钢材质，温度应严格控制在-20℃以上，普通碳钢不能承受低温，其金相组织和材料力学性能在-60℃以下即发生显著变化，并随着温度进一步降低而加剧劣化。加之，1#两万在2003年开机时，曾发生过液空返灌空气管道导致3 m的管道被炸坏的惨痛教训。所以，应严格杜绝普通碳钢管在过低温度下工作的可能性。

3 整改措施

分析原因认为：液氩气化泵为柱塞泵，在运行时，部分液氩气化，为保证液氩泵正常工作，回气管路必须保证一定的回气流量，否则泵易带气，造成泵损坏，而设计的液氩气化泵回气管路与贮槽回气管相连，膜压机进口管路接在贮槽回气管上，这样就会氩泵的回气进入膜压机进口管路，造成压力超高，温度偏低，最高时在0.2 MPa且结霜严重。幸亏发现及时，否则，极易造成膜压机的损坏。

经研究后决定，今后运行膜压机时，采取如下措施：

（1）在膜压机进口加了一个50 kPa的进口压力高限连锁停车点。

（2）空分运行时，关闭储槽回气阀V1，膜压机继续从储槽抽气，液氩气化泵回气自V2回精氩塔。

（3）空分停机时，关闭空分塔回气阀V3，液氩气化泵回气回氩储槽，为防止损坏膜压机，应该停止膜压机运行，但此种情况氩气放空最大，应该尽量避免。

（4）考虑到利用液体贮槽自身携带的气化器，将膜压机进口管接至换热器液体侧管路上，使气体经过换热器换热后，再进入膜压机。为避免换热器液体侧管路有液体，操作中V7阀应确认关闭无泄漏，并挂警示牌避免误操作液体直接进入膜压机。

（5）由于V7阀处于关闭状态，要关注氩槽压力，避免吸负压，必要时停止膜压机运行，恢复贮槽自身换热器功能。

4 结束语

经过以上改进，膜压机运行正常，氩槽压力控制在35 kPa左右，几乎没有放空。按电平均0.7元/kW·h，氩气3元/m3，膜压机抽气量25 m3/h，电机功率15 kW，全年运行8000 h计算，可创造经济效益约为(25×3－15×0.7)×8000=516000元，设备一次性投资十万元左右，以后每年运行维护费用5000元已足够，由此可见，经济效益极为可观。1#两万的成功经验，已向我公司2#两万推广，2#两万为1000 m3液氩储槽，气化量更大，新增两台同型号的膜压机，经济效益更大。任何一项技术改造，事先都要把工作做细，对每一个点仔细推敲，只有这样，才能避免事故的发生，创造最大的经济效益。

Safe Operation of Diaphragm Presser in Argon Recovery System

LI Chenglong
(Oxygen Generation Plant of Nanjing Iron&Steel United Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu 210035,China)

In order to improve the economy of the air separation plant,argon released from the top of the 500 m3argon storage vessel in the KDON-20000/20000 air separation plant is to be recovered.The revamping program and problems occurred in operation as well as solutions are introduced in detail.

air separation plant；diaphragm presser；recovery

TB657.7

B

1006-6764(2013)10-0032-02

2013－04－19

李成龙（1976－），男，1997年毕业于江苏广播电视大学，助理工程师，现从事制氧生产工作。