2024年4月4日发(作者：澄真如)
6000m3/h空分设备全精馏无氢制氩系统试运行问题分析及
操作要点
【摘要】：介绍6000m3/h空分设备全精馏无氢制氩系统主要性
能指标及流程，分析空分设备在试运行过程中常见问题及操作要点,
并阐述制氩技术发展前景。
【关键词】：空分设备；制氩系统；试运行；问题分析；操作要
点；
【 abstract 】 : the 6000 m3 / h air separation units, full
rectify and produce argon without hydrogen main performance
indexes system and process, and analyzes the trial operation
of air separation units, the common problems and key operation,
and expounds that argon technology development prospects.
【 keywords 】 : air separation units; argon - producing
system; trial operation; problems analysis; key operation;
中图分类号：tq116.4+3文献标识码： a 文章编号：
山西某钢铁公司制氧车间的kdon（ar）-6000/6000/150型空分
设备由开封天宸能源化工机械有限公司设计制造。该装置特点为全
低压立式径向流分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无
氢制氩工艺、氧气外压缩流程、主塔采用筛板塔、粗氩塔和精氩塔
采用规整填料塔、可变工况生产。装置设计氩产量为150m3/h，纯
度为99.999%。这里对氩系统试运行过程中一些常见问题及操作要
点做以下阐述，以便更好服务于生产。
、装置主要性能参数
6000 m3/h装置设计参数及制氩系统正常运行过程中主要性能指
标见表1.
表16000 m3/h空分设备设计及氩系统运行过程中主要性能参数
制氩流程简介
从上塔中部抽取一定量的氩馏分送入粗氩塔，粗氩塔在结构上
分为两段，两段之间由液氩泵联接，粗氩ii塔底部的回流液经液
氩泵送入粗氩i塔顶部作为回流液。粗氩ii塔顶冷凝器采用过冷
后的液空做冷源，工艺氩气体在冷凝器中被冷凝，大部分返回做回
流液，其余的则进入精氩塔中继续精馏，换热后的气空返回主塔，
剩余的液空返回主塔。工艺气体经v6由精氩塔中部进入，与此同
时，塔顶冷凝器由来自主塔并经v5节流的液氮做冷源，使塔顶产
生回流液。而塔底蒸发器则用压力氮做热源，使塔底液氩蒸发成为
上升蒸汽与塔顶的回流液进行精馏，从而使氩氮分离，并经v708
由液体量筒排出纯液氩。流程图如图1所示
图1 6000m3/h空分设备全精馏无氢制氩系统流程简图
c1-下塔c2-上塔c3-粗氩ii塔c4-精氩塔c5-粗氩i塔lt2-液
体量筒
v701-粗氩回流调节阀v707/v708/v710-进液阀
v761/v763/v767-废气放空阀
试运行过程中常见问题及分析
3.1 装置设计缺陷影响
由于设计时疏忽或者是生产过程中没有严格按照图纸规定制
作，致使设备具有先天性缺陷，在以后的生产过程中也会出现些似
乎无法解释的问题。比如氩馏分抽取口设计位置出错，虽然氧纯度、
液空氧含量、主冷液位均正常，可氩馏分含量却不在设计值范围内，
甚至相差甚远。再者，若精氩塔废气放空管道设计过细，当塔顶压
力升高时，由于管道原因，塔顶超压保护阀门不一定能够及时被顶
开，导致塔内压力继续升高。而压力升高，使塔顶冷凝器液氮的饱
和温度上升，冷凝器两侧温差减小，回流的液氩量减少，组分分离
能力减弱，使精氩塔内氮气含量升高，严重时会引起氮塞。
3.2 投氩塔时间不合适
由于氩塔和主塔关系甚密，如果投氩时间过早，氧纯度没有达
到一定值，则会对氩塔工况产生一定的影响，造成氩馏分含氮量增
加，粗氩塔冷凝器温差减小；投氩时间太晚，会使大量富氩液体，
回流至上塔，引起上塔工况恶化。所以投氩初期，观察好各项工艺
参数，选择对投氩时间显得尤为重要。
操作要点
4.1 维持主塔工况稳定
主塔工况稳定对氩系统的重要性不言而喻，如果主塔工况波动，
轻则导致氩提取率降低，重则可能引发氮塞，使整个制氩系统陷入
瘫痪。下塔工况稳定是上塔优化调节的基础。下塔液空含氧量多少
直接影响到上塔工况，其浓度一般维持在35%左右，含量高会使氩
馏分含氩量降低，影响氩产量；含量低又会影响氧产量和纯度。而
上塔又由于进出口、组分较多，其之间的关系变的尤为复杂。其中
氩、氧、氮三者在上塔分布关系相互制约，相互影响。根据物料平
衡，在富氩区某块塔板处，氩、氮、氧三者含量为一定值。由于氩
馏分抽口位置已经固定，若上塔工况不稳定,受影响最大的是氩馏
分。当氧浓度升高时，氩、氮浓度会降低，提馏段富氩区升高，直
接导致氩抽口处氩、氮含量降低；当氮浓度升高时，氧、氩浓度降
低，则提馏段富氩区下移，使氩馏分氮含量升高，不利于后续生产。
所以调整好主塔工况，才是制取液氩的重中之重。
4.2 维持氩塔热负荷稳定
谈完物料平衡，不能不说一下冷量平衡。冷量平衡对制氩系统
正常运行亦是至关重要。粗氩塔冷凝器是氩系统的关键设备，合理
调整冷凝器液空尽量和液空回流上塔量有利于氩系统稳定运行，此
外，还要严格控制下塔液空含氧量。若冷凝器液空含氧量高，液空
饱和温度就会升高，换热温差减小，粗氩冷凝器热负荷和回流液就
会减少，严重时引起氮塞。反之，含氧量低，液空饱和温度降低，
换热温差增大，粗氩冷凝器热负荷和回流液就会增加。而精氩塔一
定要控制好冷凝器液氮供给量和蒸发器气氮量来维持塔内压力稳
定。压力过高会引起氩气损失量加大，过低可能会形成负压，引起
空气倒吸，堵塞管道。
4.3 减少人为因素，保持协调生产
制氧厂操作人员上班方式一般为倒班制，就决定了多组人员共
同操作一套装置。由于每组人员对空分生产、对装置操作都有一套
自己的认识和习惯，并且操作水平又各有差异，所以在实际生产过
程中难免会有些不协调事情的发生。针对这种情况， 除了定期对
操作人员进行专业培训外，还要加强班组之间的相互沟通，共同探
讨操作经验，扬长避短，使生产能够按一个步伐前进。
结束语
随着我国工业化水平越来越高，对空分设备的要求也越来越高,
提高设备运行的安全性和稳定性，提高产品的产量和纯度已经成为
赢得市场的必要条件。对常规空分装置来说，氧气和氮气的分离技
术已经非常成熟，其产量和纯度都能达到用户的要求，并能在一定
程度上实现变工况调节，而制氩系统由于操作相对复杂，且受各部
工况影响较大，尤其对中小型空分来说更加明显。所以提升制氩技
术，实现经济制氩，提高氩提取率已成为各大企业追求的目标。从
某种意义上说，氩的提取率高低是衡量一套常规空分设备性能的标
准，相信今后制氩技术会有一个稳步提升。
参考文献
1汤学忠，顾富民.新编制氧工问答.北京：冶金工业出版社
(2001)
2李化治.制氧技术(第二版).北京：冶金工业出版社 (2009)
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。
2024年4月4日发(作者：澄真如)
6000m3/h空分设备全精馏无氢制氩系统试运行问题分析及
操作要点
【摘要】：介绍6000m3/h空分设备全精馏无氢制氩系统主要性
能指标及流程，分析空分设备在试运行过程中常见问题及操作要点,
并阐述制氩技术发展前景。
【关键词】：空分设备；制氩系统；试运行；问题分析；操作要
点；
【 abstract 】 : the 6000 m3 / h air separation units, full
rectify and produce argon without hydrogen main performance
indexes system and process, and analyzes the trial operation
of air separation units, the common problems and key operation,
and expounds that argon technology development prospects.
【 keywords 】 : air separation units; argon - producing
system; trial operation; problems analysis; key operation;
中图分类号：tq116.4+3文献标识码： a 文章编号：
山西某钢铁公司制氧车间的kdon（ar）-6000/6000/150型空分
设备由开封天宸能源化工机械有限公司设计制造。该装置特点为全
低压立式径向流分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无
氢制氩工艺、氧气外压缩流程、主塔采用筛板塔、粗氩塔和精氩塔
采用规整填料塔、可变工况生产。装置设计氩产量为150m3/h，纯
度为99.999%。这里对氩系统试运行过程中一些常见问题及操作要
点做以下阐述，以便更好服务于生产。
、装置主要性能参数
6000 m3/h装置设计参数及制氩系统正常运行过程中主要性能指
标见表1.
表16000 m3/h空分设备设计及氩系统运行过程中主要性能参数
制氩流程简介
从上塔中部抽取一定量的氩馏分送入粗氩塔，粗氩塔在结构上
分为两段，两段之间由液氩泵联接，粗氩ii塔底部的回流液经液
氩泵送入粗氩i塔顶部作为回流液。粗氩ii塔顶冷凝器采用过冷
后的液空做冷源，工艺氩气体在冷凝器中被冷凝，大部分返回做回
流液，其余的则进入精氩塔中继续精馏，换热后的气空返回主塔，
剩余的液空返回主塔。工艺气体经v6由精氩塔中部进入，与此同
时，塔顶冷凝器由来自主塔并经v5节流的液氮做冷源，使塔顶产
生回流液。而塔底蒸发器则用压力氮做热源，使塔底液氩蒸发成为
上升蒸汽与塔顶的回流液进行精馏，从而使氩氮分离，并经v708
由液体量筒排出纯液氩。流程图如图1所示
图1 6000m3/h空分设备全精馏无氢制氩系统流程简图
c1-下塔c2-上塔c3-粗氩ii塔c4-精氩塔c5-粗氩i塔lt2-液
体量筒
v701-粗氩回流调节阀v707/v708/v710-进液阀
v761/v763/v767-废气放空阀
试运行过程中常见问题及分析
3.1 装置设计缺陷影响
由于设计时疏忽或者是生产过程中没有严格按照图纸规定制
作，致使设备具有先天性缺陷，在以后的生产过程中也会出现些似
乎无法解释的问题。比如氩馏分抽取口设计位置出错，虽然氧纯度、
液空氧含量、主冷液位均正常，可氩馏分含量却不在设计值范围内，
甚至相差甚远。再者，若精氩塔废气放空管道设计过细，当塔顶压
力升高时，由于管道原因，塔顶超压保护阀门不一定能够及时被顶
开，导致塔内压力继续升高。而压力升高，使塔顶冷凝器液氮的饱
和温度上升，冷凝器两侧温差减小，回流的液氩量减少，组分分离
能力减弱，使精氩塔内氮气含量升高，严重时会引起氮塞。
3.2 投氩塔时间不合适
由于氩塔和主塔关系甚密，如果投氩时间过早，氧纯度没有达
到一定值，则会对氩塔工况产生一定的影响，造成氩馏分含氮量增
加，粗氩塔冷凝器温差减小；投氩时间太晚，会使大量富氩液体，
回流至上塔，引起上塔工况恶化。所以投氩初期，观察好各项工艺
参数，选择对投氩时间显得尤为重要。
操作要点
4.1 维持主塔工况稳定
主塔工况稳定对氩系统的重要性不言而喻，如果主塔工况波动，
轻则导致氩提取率降低，重则可能引发氮塞，使整个制氩系统陷入
瘫痪。下塔工况稳定是上塔优化调节的基础。下塔液空含氧量多少
直接影响到上塔工况，其浓度一般维持在35%左右，含量高会使氩
馏分含氩量降低，影响氩产量；含量低又会影响氧产量和纯度。而
上塔又由于进出口、组分较多，其之间的关系变的尤为复杂。其中
氩、氧、氮三者在上塔分布关系相互制约，相互影响。根据物料平
衡，在富氩区某块塔板处，氩、氮、氧三者含量为一定值。由于氩
馏分抽口位置已经固定，若上塔工况不稳定,受影响最大的是氩馏
分。当氧浓度升高时，氩、氮浓度会降低，提馏段富氩区升高，直
接导致氩抽口处氩、氮含量降低；当氮浓度升高时，氧、氩浓度降
低，则提馏段富氩区下移，使氩馏分氮含量升高，不利于后续生产。
所以调整好主塔工况，才是制取液氩的重中之重。
4.2 维持氩塔热负荷稳定
谈完物料平衡，不能不说一下冷量平衡。冷量平衡对制氩系统
正常运行亦是至关重要。粗氩塔冷凝器是氩系统的关键设备，合理
调整冷凝器液空尽量和液空回流上塔量有利于氩系统稳定运行，此
外，还要严格控制下塔液空含氧量。若冷凝器液空含氧量高，液空
饱和温度就会升高，换热温差减小，粗氩冷凝器热负荷和回流液就
会减少，严重时引起氮塞。反之，含氧量低，液空饱和温度降低，
换热温差增大，粗氩冷凝器热负荷和回流液就会增加。而精氩塔一
定要控制好冷凝器液氮供给量和蒸发器气氮量来维持塔内压力稳
定。压力过高会引起氩气损失量加大，过低可能会形成负压，引起
空气倒吸，堵塞管道。
4.3 减少人为因素，保持协调生产
制氧厂操作人员上班方式一般为倒班制，就决定了多组人员共
同操作一套装置。由于每组人员对空分生产、对装置操作都有一套
自己的认识和习惯，并且操作水平又各有差异，所以在实际生产过
程中难免会有些不协调事情的发生。针对这种情况， 除了定期对
操作人员进行专业培训外，还要加强班组之间的相互沟通，共同探
讨操作经验，扬长避短，使生产能够按一个步伐前进。
结束语
随着我国工业化水平越来越高，对空分设备的要求也越来越高,
提高设备运行的安全性和稳定性，提高产品的产量和纯度已经成为
赢得市场的必要条件。对常规空分装置来说，氧气和氮气的分离技
术已经非常成熟，其产量和纯度都能达到用户的要求，并能在一定
程度上实现变工况调节，而制氩系统由于操作相对复杂，且受各部
工况影响较大，尤其对中小型空分来说更加明显。所以提升制氩技
术，实现经济制氩，提高氩提取率已成为各大企业追求的目标。从
某种意义上说，氩的提取率高低是衡量一套常规空分设备性能的标
准，相信今后制氩技术会有一个稳步提升。
参考文献
1汤学忠，顾富民.新编制氧工问答.北京：冶金工业出版社
(2001)
2李化治.制氧技术(第二版).北京：冶金工业出版社 (2009)
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。