2024年4月4日发(作者：典暄)
石油／化Ｉ通甬机械
ＫＤＯＮ宅０
大唐呼伦贝尔化肥有限公司
中国空分设备有限公司
空分设备
（内蒙古０２１０１２）于德明贾震宇
（浙江杭州３１００５１）李燕鹏申健
【摘要】浅谈了２０
０００ｍ３，Ｉｌ空分配套全精馏制氲
系统的调整，介绍了粗氲塔的调整、精氲塔的调整以及
临时停车再起动时氲系统的快速恢复。
【关键词】全精馏制氲粗氲塔精氲塔
化器
一、前言
大唐呼伦贝尔化肥有限公司２０
０００ｍ３／ｈ空分为膨胀
空气进上塔，氧气外压缩的全低压流程，制氩系统为全
精馏制氩，氩塔采用填料塔。近年来，随着社会经济的
发展，对氩的需求量越来越大，同时由于氩本身的价格
优势，在空分设备的日常操作管理中，保证氩系统的稳
定安全运行至关重要。
ＡＩ，５【）ｌ
图１粗氩塔流程
二、粗氩塔的调整
粗氩塔调整的要点就是在主塔工况稳定的前提
下控制好氩馏分纯度及粗氩冷凝器热负荷，从而保
证粗氩纯度及产量，建立粗氩塔正常工况。ＫＤＯＮ一
２００００憎００００型空分设备粗氩塔流程如图１所示。
注：ｃ７０１为粗氩Ｉ塔，ｃ７０２为粗氩Ⅱ塔，Ｋ７０ｌ为粗氩冷凝器，ＡＰ５０ｌ为循
环氩泵。
１．主塔工况保持稳定是粗氩塔正常工作及调整
的基础
１）粗氩塔与主塔的关系是互相影响的，当氧、氮
３８｛黑嚣册：Ⅲ蚴嘲
万方数据
石油／化Ｉ通甬机械
纯度发生变化时，即工况稍有变动，氩在塔内的分布也
相应地发生变化，经验证明氧气纯度变化０．１％，氩馏
分中含氧就要变化０．８％～ｌ％，同样如果粗氩塔工况发
生变化（即造成馏分量不稳定），也会使主塔回流比发
生变化，从而影晌主塔精馏工况。
２）本套空分主塔工况稳定的标志是：氧气量
为２０
０００ｍ３／ｈ左右，氧气纯度９９．６％；氮气产量为
量少。严重时会引起粗氩塔漏液，还会增加主塔的负
担，影响主塔工况。反之粗氩产量高而纯度低，将增加
精氩塔的负荷。
粗氩冷凝器热负荷是根据粗氩塔阻力Ｐｄｌ７０２指示，
通过调整粗氩冷凝器液空液位高度来实现的，它将影
响粗氩的产量及纯度。开大Ｖ７０ｌ阀，液空液面升高，
增加粗氩冷凝器换热面积；开大Ｖ７０４阀液空回流量增
大（液空回流量增加１％，液空中含氧量减少０．３％～
０．４％），使蒸发侧温度降低，扩大冷凝器温差，冷凝
器热负荷都会增加，粗氩冷凝量大，粗氩塔回流比增
大，反之减少。适当增加冷凝器热负荷，有助于粗氩气
纯度的提高。
总之，粗氩纯度主要依靠调整氩馏分和冷凝器热
负荷来达到。在负荷一定的情况下氩馏分含氧多，抽取
的氩馏分量多，粗氩塔的回流比减少，粗氩中含氧量会
增加，使粗氩气纯度下降。若氩馏分中含氮量过高，粗
氩冷凝器的温差缩小，粗氩塔下流液体量减少，回流比
减少，粗氩的纯度和产量也下降。
４．操作时注意事项
１）在向冷凝器充液空时一定要缓慢，操作Ｖ７０１阀
时要少量多次进行调整，同时全开Ｖ７１２阀，而后随着
４００００ｍ％，氧气纯度≤５ｐｐｍ（１ｐｐｍ＝１０“）；主冷液
位３２００ｍｍ且稳定（实际经验得知，主冷液面波动５０～
１００ｍｍ粗氩塔就会出现相应的显著反应）；膨胀空气
量１３
５００ｍ３ｍ｝上塔阻力为４ｋＰａ左右且稳定。
２．氩馏分组成的稳定性是粗氩塔正常工况建立
的基础
若氩馏分含氧太高，将导致粗氩塔含氧量上升，
粗氩塔阻力有所增加且氧提取率会下降，产量减少；若
含氧量低则含氮量往往会上升，粗氩塔阻力下降。含氮
量过高会导致粗氩塔精馏工况恶化（例如“氮塞”），
过多的氮带入精氩塔会增加精馏塔的精馏负担，并影响
产品纯度。
氩馏分含氩量是通过调整主塔的工况来达到的。
一般Ａ１７０ｌ控制在８％Ａｒ左右，调整时一定要把主塔和粗
氩塔视为一个整体来考虑。二者中有任一参数偏离正常
工况往往都会引起氩馏分组成的变化，因此操作一定要
谨慎小心且缓慢而行。最通用的调整方法是：在允许的
范围内适当增加产品氧气取出量，这样可降低氩馏分氧
含量，含氩量增加；开大产品氮气放空阀或污氮气去水
冷塔阀，适当降低上塔操作压力，提高精馏塔的分离效
率，降低氩馏分的含氮量。此外，氧氮气产量，人塔空
气量、压力及膨胀空气的改变，空气纯化系统的充气切
换都会引起氩馏分组分的变化，调整时应周密考虑多种
因素之间的相互影响，尽量把不可避免的干扰因素错开。
３．粗氩冷凝器的热负荷决定了粗氩的产量及纯度
粗氩冷凝器热负荷公式为：
Ｑ冷凝＝’，冷凝∥粗氩
粗氩纯度的升高逐渐调节Ｖ７１２阀的开度控制冷凝器氩
侧压力Ｐ１７０１，使其值在１８ｋＰａ左右。
２）粗氩冷凝器液空液位不能太低，太低冷凝器热
负荷不够，粗氩塔阻力低，不能建立正常的精馏工况。
但也不能太高，液空液位过高，液空底部压力升高，提
高了液空底部的饱和温度，会使冷凝器温差缩小，同样
使冷凝器热负荷减少，使粗氩塔阻力下降。粗氩冷凝器
液位应控制在合适的高度。
３）主塔抽出氩馏分的量要适当，过大使粗氩塔上
升蒸气速度过快，严重时会发生液泛，反之会引起液
漏。操作中一旦主塔工况变化，调节的同时粗氩塔也应
该配合调节。由于本套无氢制氩空分中氩中含氧量要求
在２ｐｐｍ以下，故调节时间比有氢制氩时间长得多，调
节时要有耐心。
式中
Ｑ冷凝——粗氩冷凝器热负荷；
％凝——粗氩冷凝器中粗氩的冷凝量；
∥粗氲——粗氩的冷凝潜热。
三、精氩塔的调整
精氩塔的调整要点主要取决于冷凝器与蒸发器
的工作能否很好配合，最终使精氩塔阻力稳步升高。
ＫＤＯＮ一２００００／４００００型空分设备精氩塔流程如图２所示。
从上式可以看出，粗氩冷凝器的热负荷由冷凝器
中粗氩的冷凝量和粗氩的冷凝潜热决定。
热负荷过大，粗氩塔回流比大，粗氩纯度高、产
：Ⅲ糊嗍僦ｉ３９
２０１３年第１０期Ｈｗｗ．ｅｔ撕ｘ．ｃｏｍ！Ｕｉ７
万方数据
、锄石油／化Ｉ通用机械
ｌ
ＧＭｉｎＰｅｔｒｏｌｅ“ｎｌ＆Ｃｈｅｍｉｃｎｌ
ｌＨｄＨｓｆｒｖ
造成冷损大，氩气损失大。开度过小使精氩塔“氮塞”
精馏工况恶化。
斗）待蒸发器液位为ｌ
１００ｍｍ时，化验其纯度为
ＡＩＡ７０６≤２ｐｐｍ０２≤３ｐｐｍＮ２，排入贮槽。如不达标则排
掉重新积液，避免污染液氩贮槽。
四．空分设备短时停车再起动氩系统的
快速恢复
空分设备短时停车再起动时，氩系统调整的关键
是将留在粗氩Ⅱ塔底部的含氩液体利用好。
由于氮塞，电网波动或其他故障引起临时停机，
粗氩塔塔板上的液体全部流入塔底，粗氩Ⅱ塔底部的粗
图２精氩塔流程
注：ｃ７０３为精氩塔，Ｋ７０２为精氩冷凝器，Ｋ７０３为精氩蒸发器，Ｋ７０４为
氩液化器。
液氩纯度为≤９８％Ａｒ。再起动时，若将粗液氩全部倒入
上塔，将延长氧、氮产品的调纯时间，并使氩系统的恢
复也相应延后。再起动时粗氩塔调整的原则，应使粗氩
塔的热负荷应由小逐渐增大。此时的操作要点为：将粗
氩Ⅱ塔液位保持高位，起动循环氩泵后，利用变频或泵
回流阀控制倒入上塔回流液体量，在全系统正常后，以
１．精氩塔投入应具备的条件
１）主塔及精氩塔的工况稳定在设计工况内。
２）精氩塔和粗氩液化器已进行彻底的吹刷冷却。
３）粗氩含氧量分析Ａｎｓ７０４≤２ｐｐｍ。
４）仪表和安全阀均已校好，可随时投入使用。
一定的速度（保持粗氩ＩＩ塔液位逐步降低至正常液位）
均匀地将液体倒入上塔，避免短时间将大量富氩液体倒
入上塔而严重超出上塔提馏段的精馏能力，造成液氧纯
度降低。另外，在系统恢复的调纯阶段，可逐渐将氩系
统的流路打通，在Ｖ７５
ｌ处和Ｖ７１２处放空，根据工艺氩
纯度的逐渐升高，逐渐关闭Ｖ７１２阀，加大去后部去精
氩塔的气量，并通过对精氩塔的及时调整，使氩系统逐
５）检查阀门是否灵活好用，并全部处于关闭状态。
６）贮存系统液氩槽已准备完毕。
２．精氩塔冷凝器冷凝量与蒸发器上升蒸汽量
精氩塔冷凝器冷凝量的大小与蒸发器上升蒸汽量的
多少决定了精氩塔的阻力也决定了精氩塔的精馏工况。
如果冷凝器的冷量过多，冷凝量过大，回流液过
多则氮部分蒸发就不充分，底部的氩被氮污染，液氩纯
渐趋于正常。
度降低。如果压力气氮量过少，蒸发器中蒸发的气量减
少，使回流比过大也会出现上述现象。冷凝器压力过
低，液氮温度过低，氩还可能冻结成固体而堵塞换热通
道。因此在操作中必须控制好压力及阀门开度。
１）逐渐打开氩液化器粗氩进口阀Ｖ７０５，渐关至全
五、结语
氩系统调整的要点如下：
１）调整好氧、氮气产量及纯度，调整好膨胀空气
量，力保主塔工况稳定。
２）调整好氩馏分抽取量并稳定纯度在正常范围
内，在向粗氩冷凝器充液空时应缓慢，不要急躁，保证
粗氩塔工况稳定使其纯度尽快提高，并根据冷凝侧压力
及粗氩塔阻力的变化调整好粗氩Ⅱ塔液氩回流阀的开
关粗氩放散阀Ｖ７１２，同时全开氩液化器及精氩塔冷凝器
氮气出口阀，用渐开液化器及精氩塔冷凝器液氮进口阀
Ｖ７０５、Ｖ７０６调整液氮量，进而调整进液化器粗氩量及精
氩塔精馏段下流液体量。
２）用精氩蒸发器的压力氮调节阀Ｖ７０７及冷凝器液氮
进口阀Ｖ７０６调节精氩塔阻力至正常后两阀自动投入。
３）稍开精氩塔余气放空阀Ｖ７５１，并调整不凝气流量
在１０ｍ３／１１左右，注意调节好此阀开度，如果开度过大，会
度，保持粗氩冷凝器负荷的稳定。
３）调整精氩塔工况时进液化器粗氩流量要缓慢增
加，并与冷凝器进液阀及蒸发器压力氮进口阀配合调
节，保证精氩塔压力稳步上升并稳定在操作范围之内。
ＧＭ（收稿日期：２０１３／０６加７）
４０｛黑慧嬲：ｍ年籼期
万方数据
2024年4月4日发(作者：典暄)
石油／化Ｉ通甬机械
ＫＤＯＮ宅０
大唐呼伦贝尔化肥有限公司
中国空分设备有限公司
空分设备
（内蒙古０２１０１２）于德明贾震宇
（浙江杭州３１００５１）李燕鹏申健
【摘要】浅谈了２０
０００ｍ３，Ｉｌ空分配套全精馏制氲
系统的调整，介绍了粗氲塔的调整、精氲塔的调整以及
临时停车再起动时氲系统的快速恢复。
【关键词】全精馏制氲粗氲塔精氲塔
化器
一、前言
大唐呼伦贝尔化肥有限公司２０
０００ｍ３／ｈ空分为膨胀
空气进上塔，氧气外压缩的全低压流程，制氩系统为全
精馏制氩，氩塔采用填料塔。近年来，随着社会经济的
发展，对氩的需求量越来越大，同时由于氩本身的价格
优势，在空分设备的日常操作管理中，保证氩系统的稳
定安全运行至关重要。
ＡＩ，５【）ｌ
图１粗氩塔流程
二、粗氩塔的调整
粗氩塔调整的要点就是在主塔工况稳定的前提
下控制好氩馏分纯度及粗氩冷凝器热负荷，从而保
证粗氩纯度及产量，建立粗氩塔正常工况。ＫＤＯＮ一
２００００憎００００型空分设备粗氩塔流程如图１所示。
注：ｃ７０１为粗氩Ｉ塔，ｃ７０２为粗氩Ⅱ塔，Ｋ７０ｌ为粗氩冷凝器，ＡＰ５０ｌ为循
环氩泵。
１．主塔工况保持稳定是粗氩塔正常工作及调整
的基础
１）粗氩塔与主塔的关系是互相影响的，当氧、氮
３８｛黑嚣册：Ⅲ蚴嘲
万方数据
石油／化Ｉ通甬机械
纯度发生变化时，即工况稍有变动，氩在塔内的分布也
相应地发生变化，经验证明氧气纯度变化０．１％，氩馏
分中含氧就要变化０．８％～ｌ％，同样如果粗氩塔工况发
生变化（即造成馏分量不稳定），也会使主塔回流比发
生变化，从而影晌主塔精馏工况。
２）本套空分主塔工况稳定的标志是：氧气量
为２０
０００ｍ３／ｈ左右，氧气纯度９９．６％；氮气产量为
量少。严重时会引起粗氩塔漏液，还会增加主塔的负
担，影响主塔工况。反之粗氩产量高而纯度低，将增加
精氩塔的负荷。
粗氩冷凝器热负荷是根据粗氩塔阻力Ｐｄｌ７０２指示，
通过调整粗氩冷凝器液空液位高度来实现的，它将影
响粗氩的产量及纯度。开大Ｖ７０ｌ阀，液空液面升高，
增加粗氩冷凝器换热面积；开大Ｖ７０４阀液空回流量增
大（液空回流量增加１％，液空中含氧量减少０．３％～
０．４％），使蒸发侧温度降低，扩大冷凝器温差，冷凝
器热负荷都会增加，粗氩冷凝量大，粗氩塔回流比增
大，反之减少。适当增加冷凝器热负荷，有助于粗氩气
纯度的提高。
总之，粗氩纯度主要依靠调整氩馏分和冷凝器热
负荷来达到。在负荷一定的情况下氩馏分含氧多，抽取
的氩馏分量多，粗氩塔的回流比减少，粗氩中含氧量会
增加，使粗氩气纯度下降。若氩馏分中含氮量过高，粗
氩冷凝器的温差缩小，粗氩塔下流液体量减少，回流比
减少，粗氩的纯度和产量也下降。
４．操作时注意事项
１）在向冷凝器充液空时一定要缓慢，操作Ｖ７０１阀
时要少量多次进行调整，同时全开Ｖ７１２阀，而后随着
４００００ｍ％，氧气纯度≤５ｐｐｍ（１ｐｐｍ＝１０“）；主冷液
位３２００ｍｍ且稳定（实际经验得知，主冷液面波动５０～
１００ｍｍ粗氩塔就会出现相应的显著反应）；膨胀空气
量１３
５００ｍ３ｍ｝上塔阻力为４ｋＰａ左右且稳定。
２．氩馏分组成的稳定性是粗氩塔正常工况建立
的基础
若氩馏分含氧太高，将导致粗氩塔含氧量上升，
粗氩塔阻力有所增加且氧提取率会下降，产量减少；若
含氧量低则含氮量往往会上升，粗氩塔阻力下降。含氮
量过高会导致粗氩塔精馏工况恶化（例如“氮塞”），
过多的氮带入精氩塔会增加精馏塔的精馏负担，并影响
产品纯度。
氩馏分含氩量是通过调整主塔的工况来达到的。
一般Ａ１７０ｌ控制在８％Ａｒ左右，调整时一定要把主塔和粗
氩塔视为一个整体来考虑。二者中有任一参数偏离正常
工况往往都会引起氩馏分组成的变化，因此操作一定要
谨慎小心且缓慢而行。最通用的调整方法是：在允许的
范围内适当增加产品氧气取出量，这样可降低氩馏分氧
含量，含氩量增加；开大产品氮气放空阀或污氮气去水
冷塔阀，适当降低上塔操作压力，提高精馏塔的分离效
率，降低氩馏分的含氮量。此外，氧氮气产量，人塔空
气量、压力及膨胀空气的改变，空气纯化系统的充气切
换都会引起氩馏分组分的变化，调整时应周密考虑多种
因素之间的相互影响，尽量把不可避免的干扰因素错开。
３．粗氩冷凝器的热负荷决定了粗氩的产量及纯度
粗氩冷凝器热负荷公式为：
Ｑ冷凝＝’，冷凝∥粗氩
粗氩纯度的升高逐渐调节Ｖ７１２阀的开度控制冷凝器氩
侧压力Ｐ１７０１，使其值在１８ｋＰａ左右。
２）粗氩冷凝器液空液位不能太低，太低冷凝器热
负荷不够，粗氩塔阻力低，不能建立正常的精馏工况。
但也不能太高，液空液位过高，液空底部压力升高，提
高了液空底部的饱和温度，会使冷凝器温差缩小，同样
使冷凝器热负荷减少，使粗氩塔阻力下降。粗氩冷凝器
液位应控制在合适的高度。
３）主塔抽出氩馏分的量要适当，过大使粗氩塔上
升蒸气速度过快，严重时会发生液泛，反之会引起液
漏。操作中一旦主塔工况变化，调节的同时粗氩塔也应
该配合调节。由于本套无氢制氩空分中氩中含氧量要求
在２ｐｐｍ以下，故调节时间比有氢制氩时间长得多，调
节时要有耐心。
式中
Ｑ冷凝——粗氩冷凝器热负荷；
％凝——粗氩冷凝器中粗氩的冷凝量；
∥粗氲——粗氩的冷凝潜热。
三、精氩塔的调整
精氩塔的调整要点主要取决于冷凝器与蒸发器
的工作能否很好配合，最终使精氩塔阻力稳步升高。
ＫＤＯＮ一２００００／４００００型空分设备精氩塔流程如图２所示。
从上式可以看出，粗氩冷凝器的热负荷由冷凝器
中粗氩的冷凝量和粗氩的冷凝潜热决定。
热负荷过大，粗氩塔回流比大，粗氩纯度高、产
：Ⅲ糊嗍僦ｉ３９
２０１３年第１０期Ｈｗｗ．ｅｔ撕ｘ．ｃｏｍ！Ｕｉ７
万方数据
、锄石油／化Ｉ通用机械
ｌ
ＧＭｉｎＰｅｔｒｏｌｅ“ｎｌ＆Ｃｈｅｍｉｃｎｌ
ｌＨｄＨｓｆｒｖ
造成冷损大，氩气损失大。开度过小使精氩塔“氮塞”
精馏工况恶化。
斗）待蒸发器液位为ｌ
１００ｍｍ时，化验其纯度为
ＡＩＡ７０６≤２ｐｐｍ０２≤３ｐｐｍＮ２，排入贮槽。如不达标则排
掉重新积液，避免污染液氩贮槽。
四．空分设备短时停车再起动氩系统的
快速恢复
空分设备短时停车再起动时，氩系统调整的关键
是将留在粗氩Ⅱ塔底部的含氩液体利用好。
由于氮塞，电网波动或其他故障引起临时停机，
粗氩塔塔板上的液体全部流入塔底，粗氩Ⅱ塔底部的粗
图２精氩塔流程
注：ｃ７０３为精氩塔，Ｋ７０２为精氩冷凝器，Ｋ７０３为精氩蒸发器，Ｋ７０４为
氩液化器。
液氩纯度为≤９８％Ａｒ。再起动时，若将粗液氩全部倒入
上塔，将延长氧、氮产品的调纯时间，并使氩系统的恢
复也相应延后。再起动时粗氩塔调整的原则，应使粗氩
塔的热负荷应由小逐渐增大。此时的操作要点为：将粗
氩Ⅱ塔液位保持高位，起动循环氩泵后，利用变频或泵
回流阀控制倒入上塔回流液体量，在全系统正常后，以
１．精氩塔投入应具备的条件
１）主塔及精氩塔的工况稳定在设计工况内。
２）精氩塔和粗氩液化器已进行彻底的吹刷冷却。
３）粗氩含氧量分析Ａｎｓ７０４≤２ｐｐｍ。
４）仪表和安全阀均已校好，可随时投入使用。
一定的速度（保持粗氩ＩＩ塔液位逐步降低至正常液位）
均匀地将液体倒入上塔，避免短时间将大量富氩液体倒
入上塔而严重超出上塔提馏段的精馏能力，造成液氧纯
度降低。另外，在系统恢复的调纯阶段，可逐渐将氩系
统的流路打通，在Ｖ７５
ｌ处和Ｖ７１２处放空，根据工艺氩
纯度的逐渐升高，逐渐关闭Ｖ７１２阀，加大去后部去精
氩塔的气量，并通过对精氩塔的及时调整，使氩系统逐
５）检查阀门是否灵活好用，并全部处于关闭状态。
６）贮存系统液氩槽已准备完毕。
２．精氩塔冷凝器冷凝量与蒸发器上升蒸汽量
精氩塔冷凝器冷凝量的大小与蒸发器上升蒸汽量的
多少决定了精氩塔的阻力也决定了精氩塔的精馏工况。
如果冷凝器的冷量过多，冷凝量过大，回流液过
多则氮部分蒸发就不充分，底部的氩被氮污染，液氩纯
渐趋于正常。
度降低。如果压力气氮量过少，蒸发器中蒸发的气量减
少，使回流比过大也会出现上述现象。冷凝器压力过
低，液氮温度过低，氩还可能冻结成固体而堵塞换热通
道。因此在操作中必须控制好压力及阀门开度。
１）逐渐打开氩液化器粗氩进口阀Ｖ７０５，渐关至全
五、结语
氩系统调整的要点如下：
１）调整好氧、氮气产量及纯度，调整好膨胀空气
量，力保主塔工况稳定。
２）调整好氩馏分抽取量并稳定纯度在正常范围
内，在向粗氩冷凝器充液空时应缓慢，不要急躁，保证
粗氩塔工况稳定使其纯度尽快提高，并根据冷凝侧压力
及粗氩塔阻力的变化调整好粗氩Ⅱ塔液氩回流阀的开
关粗氩放散阀Ｖ７１２，同时全开氩液化器及精氩塔冷凝器
氮气出口阀，用渐开液化器及精氩塔冷凝器液氮进口阀
Ｖ７０５、Ｖ７０６调整液氮量，进而调整进液化器粗氩量及精
氩塔精馏段下流液体量。
２）用精氩蒸发器的压力氮调节阀Ｖ７０７及冷凝器液氮
进口阀Ｖ７０６调节精氩塔阻力至正常后两阀自动投入。
３）稍开精氩塔余气放空阀Ｖ７５１，并调整不凝气流量
在１０ｍ３／１１左右，注意调节好此阀开度，如果开度过大，会
度，保持粗氩冷凝器负荷的稳定。
３）调整精氩塔工况时进液化器粗氩流量要缓慢增
加，并与冷凝器进液阀及蒸发器压力氮进口阀配合调
节，保证精氩塔压力稳步上升并稳定在操作范围之内。
ＧＭ（收稿日期：２０１３／０６加７）
４０｛黑慧嬲：ｍ年籼期
万方数据