制氮技術(shù)問題解答

1. 問：什么是回流比和最小回流比?

答：在精餾過程中，氧氮混合液(液空)加熱后，經(jīng)多次部分蒸發(fā)和冷凝，易揮發(fā)組分氮在氣相中含量大于它在液相中的含量，在塔頂?shù)玫降獨饣蛞旱Ｒ徊糠忠旱厮逑铝鳎@部分液氮叫做回流液；另一部未冷凝的氮氣從塔頂取出，作為產(chǎn)品。回流比就是回流液體量與取出的產(chǎn)品量的體積比(或質(zhì)量比)，通常用R來表示，即：R=L／D式中：L——單位時間內(nèi)塔頂回流液體量，rn3／h；D——單位時間內(nèi)塔頂取出產(chǎn)品量，rn3／h。在精餾過程中，塔內(nèi)下流的液體量L與上升的蒸氣量之比稱為液氣比，即L／。液氣比與回流比之間的關(guān)系為：L／V=R/(R+1)。在規(guī)定的分離要求下，即塔頂、塔釜取出流體的組成(純度)為一定時，逐漸減少回流比，此時所需理論塔板數(shù)將逐漸增加。當回流比減少到某一數(shù)值時，所需理論塔板數(shù)增加至無窮多，這個回流比的數(shù)值，稱為該項預定分離任務的最小回流比。它是精餾塔設計計算中的重要數(shù)據(jù)之一。通常精餾塔操作時的實際回流比(最適宜回流比)取為最小回流比的1．3～1．5倍。當減少回流比時，運轉(zhuǎn)費用將減少，但所需塔板數(shù)增多，塔的投資增大；反之，當增加回流比時，可減少塔板數(shù)，卻增加了運轉(zhuǎn)費用。因此，在塔的設計時，要選擇一個最適宜的回流比，使投資費用和運轉(zhuǎn)的操作費用之總和在特定經(jīng)濟條件下為最少。

2.問：充氧軟管從安全、經(jīng)濟的角度考慮，應采用哪些軟管為好?

答：灌充氧氣用的高壓軟管，早期采用紫銅管，一直延用到20世紀80年代初期。后來，部分用戶改用高壓橡膠管，隨后市場上又出現(xiàn)1種內(nèi)壁為聚四氟乙烯，外面不銹鋼包扎軟管(以下簡稱：金屬軟管)。
紫銅管經(jīng)反復充裝，不斷地彎曲扭動，材料逐漸硬化，最后彎頭處會產(chǎn)生裂縫或折斷。橡膠管為有機物，當氧氣在管內(nèi)流動的流速大于規(guī)定值時，會產(chǎn)生自燃或燃爆。空氧氣瓶裝上臺位，打開氧氣瓶閥均壓時，若有1瓶為滿瓶，此時，該管內(nèi)的流速大于規(guī)定值，很容易引起燃爆。金屬軟管近年來得到廣泛的應用，撓度大，裝卸方便，且安全。但最近有單位發(fā)生管裂、瓶倒的事故。
從以上分析來看，用高壓橡膠管充氧不安全，因為它具備了燃燒要素中的兩個要素，高壓氧碰到油脂會自燃，一旦有一定的激發(fā)能源就會發(fā)生燃爆事故。實際上已有不少企業(yè)發(fā)生過橡膠管燃爆事故。《深冷技術(shù)》做了多次報道，有的省份明確規(guī)定不得用高壓橡膠管充氧。
紫銅管和金屬軟管用來充氧，都是安全可靠的。但是要注意使用壽命記錄和制造單位產(chǎn)品質(zhì)量。首先，購買要有資質(zhì)的單位生產(chǎn)的軟管，質(zhì)量才會有保證；其次，要有使用壽命記錄，紫銅管使用4000～5000次后應將彎頭回火1次，一般使用20000次左右要更換；金屬軟管
根據(jù)制造廠家的疲勞試驗，使用達10萬次未見損壞。但是一般規(guī)定兩年更換1次。
關(guān)于管斷、瓶倒造成不安全的問題，按規(guī)定在充裝過程中氣瓶應有防倒鏈條固定。若按規(guī)定操作，即使管斷也不會產(chǎn)生瓶倒事故。

3. 問：小型全低壓流程空分設備啟動操作應掌握哪些要領(lǐng)?

答：小型全低壓流程空分設備啟動可分冷卻、積液和調(diào)純3個階段。
冷卻階段操作要領(lǐng)：
(1)開啟兩臺透平膨脹機，在確保最高允許轉(zhuǎn)速的前提下，盡量增加膨脹機進氣量。
(2)關(guān)閉主換熱器中部進膨脹機閥，打開主換熱器冷端進膨脹機閥，加速主換熱器的冷卻速度。
(3)確保膨脹機進氣最高壓力和分子篩吸附器再生氣量的前提下，盡量降低上塔壓力。
(4)關(guān)閉下塔液氮回流閥，開啟液氮節(jié)流閥和空氣進下塔閥，重點加速冷卻冷凝蒸發(fā)器單元。
(5)及時關(guān)閉冷卻初期打開的吹除閥，防止冷損。

積液階段的操作要領(lǐng)：
(1)繼續(xù)確保兩臺膨脹機前壓力穩(wěn)定，保持最高允許轉(zhuǎn)速，使其滿負荷運行。

(2)當冷凝蒸發(fā)器出現(xiàn)液氧液面后，應及時關(guān)小氧氣流量至正常流量的1/3左右，控制上塔壓力在0.05~0.055MPa。逐漸關(guān)小液氮節(jié)流閥至全關(guān)。

(3)及時調(diào)整進塔空氣量，確保進下塔前空氣溫度盡量低，增加進塔空氣含濕量。

(4)當液氧液面升至正常液面2／3時，緩慢開啟液氮回下塔閥，稍稍開啟液氮節(jié)流閥。

調(diào)純階段的操作要領(lǐng)：
(1)確保冷凝蒸發(fā)器液氧液面在正常范圍內(nèi)，并狀態(tài)穩(wěn)定。及時調(diào)節(jié)膨脹機產(chǎn)冷量，在確保一臺高效運行的前提下，另一臺逐漸減量，直至停下1臺膨脹機。

(2)液空節(jié)流閥、液氮節(jié)流閥和液氮回下塔閥開關(guān)要緩慢，且要有預見性。

(3)用液空節(jié)流閥控制好下塔液空液面，用液氮節(jié)流閥控制好下塔液空和液氮純度。

(4)根據(jù)氧氣純度逐漸開大氧氣送出閥到正常值。

(5)調(diào)整氮氣出口閥和污氮出口閥，在確保上塔壓力穩(wěn)定的前提下，逐步提高氮氣純度到規(guī)定值。

(6)當氧、氮產(chǎn)品純度達到要求后，調(diào)整膨脹空氣進上塔氣量，以增加產(chǎn)品產(chǎn)量。

(7)正常運行時抓住液氧液面穩(wěn)定這個中心環(huán)節(jié)，及時調(diào)節(jié)產(chǎn)冷量，確保空分設備全面穩(wěn)定運行。

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