Надлежащая работа установки для разделения газов в холодном режиме в течение восьми часов после подачи аргона

Thread Content

По мере постепенного повышения цен на жидкий аргон на рынке, становится особенно важной тщательная оптимизация системы аргона в установках для разделения газов, а также сокращение энергопотребления и повышение производительности. Оптимизация работы системы аргона способствует снижению общего энергопотребления установок, а также создает возможности для увеличения объемов продаж жидкого аргона, что в свою очередь повышает прибыль. Поэтому сотрудники, работающие на производстве, должны иметь четкое представление о тонкостях управления всей аппаратурой для разделения воздуха. Инновации, оптимизация, экономия энергии и повышение эффективности работы являются нашими постоянными задачами. Ниже приводится краткое обобщение опыта работы по введению аргона в холодном состоянии 22 и 24 апреля 2014 года; продуктовый жидкий аргон содержал менее 2 ppm кислорода и азота. Время проведения этих процедур было ограничено восемью часами. Этот опыт предназначен для того, чтобы все могли извлечь из него пользу и совместно совершенствовать свои навыки. I. Меры, которые необходимо соблюдать при остановке системы аргона
1. Клапан V3 для подачи жидкого азота в кулер конденсатора колонны грубого аргона должен быть своевременно закрыт. Не допускается, чтобы в колонне грубого аргона скоплялась жидкость или происходил отсос воздуха (если клапан для сброса аргона в колонне грубого аргона не закрывается надежно, это может привести к отсосу влажного воздуха). В случае плановой остановки рекомендуется прекратить работу кулера конденсатора колонны грубого аргона, а затем, исходя из уровня жидкости в колонне и времени возобновления работы, решить, следует ли включать или выключать насос для циркуляции аргона. 2. Незамедлительно закрыть клапан резервуара для хранения аргона, а также клапан V706, предназначенный для вытягивания жидкого аргона с дна колонны для его очистки, и ручной клапан, расположенный у основания этой колонны. Это необходимо для удаления оставшейся жидкости из вакуумных трубопроводов, что позволит избежать загрязнения резервуара для хранения аргона, а также предотвратить взрыв жидкого аргона внутри вакуумных трубопроводов ； Своевременно переключайте или отключайте аналитические приборы, связанные с системой аргона, чтобы избежать повреждения элементов приборов или загрязнения каналов анализа. 3. В ректификационной колонне для аргона достаточно поддерживать незначительное положительное давление. Это можно сделать путем регулировки источника тепла в испарителе ректификационной колонны или путем регулировки клапана V9, через который поступает аргон из колонны первичной обработки. Необходимо избегать загрязнения ректификационной колонны после её остановки; другими словами, во время кратковременной остановки необходимо обеспечить, чтобы колонна не загрязнялась кислородом. Для этого сначала следует закрыть клапан подачи холодного вещества в колонну, чтобы прекратилась работа конденсатора. Также необходимо закрыть клапан подачи аргона в колонну. Регулировка источника тепла в испарителе должна осуществляться в зависимости от давления в колонне – достаточно оставить его на уровне незначительного положительного давления. Если уровень жидкости в нижней части колонны снижается до критического значения, необходимо регулировать клапан подачи аргона из колонны первичной обработки, чтобы поддерживать положительное давление в колонне. 4. Необходимо своевременно и быстро запустить циркуляционный аргоновый насос, который после остановки остается в холодном состоянии. В зависимости от конкретных условий на месте (поворот насоса → запуск → или слив жидкости → нагрев → предварительное охлаждение → поворот насоса → повторный запуск), исходя из опыта предыдущих запусков, время от предварительного охлаждения до успешного запуска насоса можно сократить до 10 минут. При этом практически не происходит потерь жидкости. Кроме того, это позволяет сократить время подачи аргона. Если насос нельзя запустить путем его поворота, необходимо его нагреть. Для этого закрываются вентили входа и выхода аргона, затем производится слив жидкости, после чего насос снова нагревается. Давление газа при нагревании не должно превышать 60 кПа. Критерием успешного нагрева является температура выше 0°C или соответствие значений точки росы. Однако на практике достаточно лишь того, чтобы насос можно было запустить путем его поворота. 5. Другие операции выполняются в соответствии с инструкцией по эксплуатации аргоновой системы после остановки оборудования. II. Процедура повторного запуска аргоновой системы начинается с открытия клапана V3, обеспечивающего подачу холодного потока в конденсатор высокодавленной аргоновой колонны. На процесс очистки аргона в высокодавленной колонне требуется 6,5 часа, чтобы уровень кислорода не превышал 5 ppm; на получение жидкого аргона высокой чистоты в низкодавленной колонне требуется 1,5 часа, при этом уровень кислорода и азота не превышает 2 ppm. 1. Сначала необходимо настроить параметры работы основной колонны так, чтобы она была готова к работе с аргоном (нагрузка на охлаждение, количество холода, чистота газа). 2. Запустить циркуляционный аргоновый насос (или он уже запущен и работает в циклическом режиме). 3. Момент открытия клапана V3 для подачи холодного потока в конденсатор колонны грубого аргона: при остановке работы колонны грубого аргона может накапливаться большое количество жидкости, или из-за несвоевременного закрытия клапана V3 может возникнуть ситуация, когда уровень жидкости достигает максимального значения, что приводит к повышению сопротивления в колонне и его искажению. По мере того, как насос продолжает перекачивать жидкость из колонны грубого аргона в главную колонну, количество жидкости в колонне грубого аргона постепенно снижается, уровень жидкости в нижней части колонны также падает до нормальных значений, а сопротивление возвращается к нормальным значениям. Поэтому автор считает, что клапан V3 следует открывать тогда, когда температура на стороне аргона в конденсаторе колонны грубого аргона становится нормальной, а сопротивление начинает снижаться. В этот момент содержание аргона в фракции аргона также начинает постепенно снижаться, что свидетельствует о том, что условия для дистилляции в колонне грубого аргона уже сформированы. В таких случаях необходимо незамедлительно подавать холодный поток в конденсатор колонны грубого аргона, чтобы как можно скорее создать условия для дистилляции. Не обязательно ждать, пока уровень жидкости в нижней части колонны начнет снижаться, ведь скорость снижения уровня жидкости зависит от работоспособности главной колонны, и этот процесс происходит довольно медленно, что может замедлить начало процесса дистилляции. 4. Постепенно открывайте клапан подачи холодного агента V3 в конденсатор колонны с грубым аргоном; необходимо вводить холодный агент в конденсатор в подходящее время и в соответствующем количестве, чтобы постепенно настроить режим дистилляции грубого аргона. Это позволит медленно повысить сопротивление в колонне до уровня 5 кПа и сохранять его на этом уровне (сопротивление является показателем нагрузки; выбор уровня нагрузки должен соответствовать нагрузке на установку для разделения воздуха. Учитывая минимальный уровень работы колонны с наполнителем, равный 50%, сопротивление не должно быть ниже 4 кПа). 5. Расход аргона, сбрасываемого в процессе работы первичной колонны для очистки аргона, должен определяться на основе температуры на стороне аргона в конденсаторе для очистки аргона TI702, а также концентрации аргона в получаемой фракции. Если температура TI702 остается низкой по какой-либо причине — будь то накопление азота или аргона при остановке колонны, или нестабильная работа основной колонны, что приводит к высокому содержанию аргона и азота в фракции, — необходимо увеличить объем сбрасываемого аргона и как можно скорее снизить содержание азота и аргона в фракции, чтобы восстановить нормальную температуру теплообмена в конденсаторе для очистки аргона. В начальный период работы колонны содержание аргона в фракции должно находиться в диапазоне 10–12%. Как только температура TI702 вернется к нормальным значениям, а содержание аргона в фракции будет стабильно находиться в диапазоне 10–12%, можно сократить расход аргона, сбрасываемого в процессе работы колонны, до уровня 100 м³/ч. 6. На начальном и среднем этапах введения аргона нагрузка на основную охлаждающую установку должна быть на уровне нормальной. Количество получаемого кислорода следует снизить. Уровень кислорода в загрязненном азоте не должен быть слишком низким – оптимальным значением является 0,6–1%. В качестве меры предотвращения засорения системы азотом регулирующий клапан V1 в нижней части установки должен находиться в ручном режиме для заранее создания запаса холода. 7. В соответствии с режимом работы главной башни необходимо своевременно регулировать клапан подачи жидкого азота V3 в конденсатор толстого аргона, а также обратный клапан V701 после насоса аргона. Это позволит как можно скорее установить стабильный уровень жидкости в конденсаторе толстого аргона (240 мм) и уровень жидкости в нижней части башни толстого аргона (1400 мм). В итоге сопротивление потоку аргона в длинной башне должно составлять 5,8–6 кПа, а в короткой башне – 2–2,5 кПа. На этом этапе необходимо контролировать содержание аргона в фракции аргона на уровне 10–12%, чтобы ускорить процесс его концентрирования. Если содержание аргона будет слишком высоким, это может привести к образованию «азотного затора» (температура на стороне аргона в конденсаторе толстого аргона TI702 не должна опускаться ниже -184,17°C). Если же содержание аргона будет слишком низким, это замедлит снижение содержания кислорода AI703 в аргоне, что также задержит процесс использования аргона. 8. В систему подачи аргона включены приборы для анализа содержания кислорода: AI703 для измерения содержания кислорода в технологическом аргоне и AI702 – для измерения содержания кислорода в сыром аргоне. На начальном этапе подачи аргона уровень кислорода в технологическом аргоне был высоким, поэтому приборы для измерения микроколичеств кислорода не могли проводить измерения. В таких случаях для определения уровня кислорода в технологическом аргоне использовались приборы AI702. Это позволяло своевременно отслеживать изменения уровня кислорода и вносить соответствующие коррективы. Как только уровень кислорода в технологическом аргоне снижался до значений, соответствующих диапазону измерений приборов для измерения микроколичеств кислорода, можно было вернуться к нормальной работе приборов. Такой подход позволял избежать задержек в получении точных данных о чистоте продукта, связанных с длительной заменой аналитических трубопроводов. 9. По мере постепенного налаживания процесса дистилляции в колонне для обработки сырого аргона формируется градиент концентрации аргона внутри этой колонны. В результате этого давление после насоса для циркуляции аргона также повышается. В то же время содержание кислорода в технологическом аргоне и в сыром аргоне постоянно снижается. Когда давление после насоса достигает 0,7 МПа, содержание кислорода в технологическом аргоне снижается до 5 ppm, а в сыром аргоне — до 35%, можно приступить к использованию системы для обработки чистого аргона. 10. При подаче аргона следует сначала закрыть клапан сброса отходящих газов конденсатора чистого аргона V760, а регулирующий клапан на азотной стороне конденсатора чистого аргона V6 настроить на автоматический контроль при давлении 45 кПа. Затем постепенно открывать клапан подачи холодного вещества в конденсатор чистого аргона V5, чтобы своевременно и в нужном количестве поставлять холодное вещество в конденсатор. 11. По мере поступления холодного потока в конденсатор колонны для очистки аргона давление в этой колонне быстро снижается и сильно колеблется. Необходимо своевременно уменьшить (закрыть) клапан сброса аргона V762, а также увеличить открывание клапана, через который аргон поступает в колонну для очистки аргона V9. Нельзя допускать образования отрицательного давления в колонне для очистки аргона. Лучшим способом действий на этом этапе является своевременное включение части источника тепла в испарителе, расположенном в нижней части колонны для очистки аргона. При этом сопротивление в колонне должно формироваться по принципу «сначала снизу, затем сверху». Это позволит ускорить процесс повышения чистоты аргона. Кроме того, это предотвратит значительные колебания давления в колонне из-за увеличения мощности холодильного элемента конденсатора. Чрезмерный объем аргона, поступающего в колонну, может привести к снижению или ускорению содержания кислорода в аргоне, что замедлит процесс его очистки. Однако объем аргона, поступающего в колонну, должен составлять не менее 450 м³/ч. Это необходимо для обеспечения минимальной нагрузки на колонну при ее работе. Кроме того, отсутствие аргона в колонне может привести к засорению колонны азотом. С увеличением мощности холодильного элемента конденсатора и источника тепла в испарителе давление в колонне можно стабилизировать (регулировка клапана для сброса отходящих газов V760 на уровне 7–8 кПа). В конечном итоге стабильность работы колонны определяется сопротивлением в ней (1,25–1,4 кПа). 12. Стабилизировать уровень жидкого аргона в резервуаре колонны для очистки аргона, а также своевременно внедрить соответствующие приборы для анализа качества жидкого аргона – приборы для измерения содержания кислорода и азота в жидком аргоне (AI704-1, AI704-2). Стандартом считается содержание кислорода в жидком аргоне менее 2 ppm, а содержание азота – менее 3 ppm. На основании этих показателей необходимо своевременно охлаждать жидкий аргон и направлять его в вакуумные трубопроводы резервуара для хранения, а затем в сам резервуар для хранения аргона. 13. На заключительном этапе введения аргона, по мере улучшения работоспособности главной башни и стабилизации нормальной работы системы аргона, содержание аргона в фракции должно быть повышено до уровня 13,5–14,5% Ar. Объем отбора аргона в процессе также должен быть увеличен до 710 м³/ч, что позволит повысить эффективность его извлечения. III. Несколько ключевых моментов для сокращения времени подачи аргона 1. Рациональные действия после остановки системы аргона ； 2. Быстрый запуск аргонового насоса (без потери холода) ； 3. Своевременное установление разницы температур при теплообмене в конденсаторе колонны с грубым аргоном, сопротивления в колонне с грубым аргоном, а также концентрационного градиента аргона в этой колонне ； 4. Разумное регулирование расхода аргона в колонне для грубой обработки (на разных этапах) ； 5. Одновременное ввод в эксплуатацию колонны для очистки высокочистого аргона в конце процесса промывки колонны с грубым аргоном ； 6. Своевременное и рациональное внедрение приборов для корреляционного анализа ； 7. Заблаговременное включение источника тепла в испарителе колонны с чистым аргоном. IV. Анализ экономической эффективности. Исходя из данных о работе установок для разделения воздуха за последние три года, а также из тенденций производства в компании Southeast Steel, можно сказать, что ежегодно происходит не менее восьми плановых и неплановых остановок оборудования. Ранее время, необходимое для возобновления работы после каждой остановки, составляло в среднем около 14 часов. Исходя из нормальной производительности системы с использованием аргона – 710 м³/ч, отсутствия потерь холода в этой системе, а также цены на жидкий аргон (около 1000 юаней/ч), можно рассчитать экономическую выгоду от экономии времени, связанной с использованием аргона: 1000 юаней/ч × 6 часов × 8 раз в год = 48000 юаней.