在新建空分設(shè)備的制氬系統(tǒng)調(diào)試過程中，由于氣體需求量不穩(wěn)定及其他多種原因，制氬系統(tǒng)工況容易出現(xiàn)波動狀態(tài)，下面就常見的故障情況，做出分析處理。 1、氬餾分中氮含量升高： 由于氮氣產(chǎn)品與污氮氣產(chǎn)品提取量少，造成部分氮氣隨氬餾分進入制氬系統(tǒng)，使氬餾分中含氮量升高，造成粗氬冷凝器中富氧液空與粗氬氣溫差減小，不能進行正常換熱，較終導致粗氬無法冷凝，富氧液空無法蒸發(fā)。調(diào)整時提供污氮氣、氮氣的提取量，將污氮氣出塔壓力降低，使制氬系統(tǒng)運行工況維持正常。 2、氬餾分中氬含量波動較大 氬餾分中氬含量受到很多因素的影響，比如氧、氮氣純度和產(chǎn)量、上塔壓力等等。在氧氮產(chǎn)量接近設(shè)計工況的情況下，適當降低上塔壓力有利于減少氬餾分中氬含量的波動。 3、氬餾分中氬含量較低時出現(xiàn)氮塞故障 首先對工藝參數(shù)進行檢查，關(guān)注產(chǎn)品、產(chǎn)量、純度以及上塔壓力的變化情況，如果上述因素沒有明顯變化，不排除是上塔的膨脹空氣量增加的因素。調(diào)節(jié)方法為：逐步增大膨脹空氣旁通量。 綜上所述：制氬系統(tǒng)的運行工況受到很多因素的制約，因此要保證制氬系統(tǒng)工況的穩(wěn)定，分清工況異常的現(xiàn)象與原因，將制氬系統(tǒng)與主塔工況結(jié)合起來作為一個整體來考慮，有針對性地進行故障排查，逐步使各工況達到相對平衡狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)穩(wěn)定。

空分精餾塔由上下塔、粗氬塔、精氬塔等塔器組成。目前，大型空分設(shè)備的下塔有篩板塔和填料塔2種，而上塔和氬塔已普遍采用阻力較小的規(guī)整填料塔。在空分設(shè)備正常運行時，塔器內(nèi)的篩板、溢流斗或填料等內(nèi)件表面，都會保留有一定量的低溫液體，也就是精餾塔的持液量。一般情況下，空分設(shè)備的負荷高時，塔內(nèi)持液量也會較大，而當空分設(shè)備負荷較低時，塔內(nèi)持液量也相應(yīng)的較小。當空分設(shè)備變負荷操作時，因塔內(nèi)持液量的變化，會對精餾塔工況產(chǎn)生影響，影響空分設(shè)備穩(wěn)定運行。

進上塔的膨脹空氣量增加，精餾段的回流比相應(yīng)減少。為了達到所要求純度的氮氣產(chǎn)品，需要設(shè)置更多的塔板數(shù)。當回流比減少到需要設(shè)置無數(shù)塊塔板才能使氮氣純度達到要求的數(shù)值時，這時的回流比叫較小回流比。進上塔的膨脹空氣量首先受較小回流比的限制。當回流比越接近較小回流比時，為保證產(chǎn)品純度所需的塔板數(shù)增加得越快，這將造成投資增加，塔板阻力增加，操作壓力升高，能耗增加。因此，膨脹空氣進上塔后的回流比應(yīng)大于較小回流比。當要求氮氣純度低時，較小回流比也減小，允許進上塔的膨脹空氣量就可以多些，這時氧的提取率也相應(yīng)地降低。此外，如果液空純度高，液空量就較少，相應(yīng)的液氮量就會增大。這將使精餾段的回流比增大，允許送入上塔的膨脹空氣量也就可適當增加。氧氣的純度低一些，允許送入的膨脹空氣量也可以多一些?？傊腿肷纤呐蛎浛諝饬繎?yīng)綜合考慮回流比、塔板數(shù)、氧、氮及液空純度等諸因素的影響，以便在既保證產(chǎn)品純度和不使氧提取率下降過多，又不致過多地增加塔板數(shù)和能耗的情況下，送入適量的膨脹空氣。目前一般允許送入上塔的膨脹空氣量是0.15～0.25的加工空氣量。對于大型空分設(shè)備，冷損較小。為彌補冷損所需的膨脹空氣量是不會超過上述要求的，因此可將全部膨脹空氣量送入上塔。對中小型空分設(shè)備，冷損較大。膨脹氣量若大于上述要求時，如將全部膨脹空氣送入上塔，塔板數(shù)將增加太多，同時能耗也顯著增加。在設(shè)計時寧愿只將部分空氣送入上塔，另一部分膨脹空氣旁通至換熱器，僅回收其冷量，則更為經(jīng)濟、合理。?

空分設(shè)備所考慮的環(huán)境條件包括：海拔高度、大氣壓力、環(huán)境溫度、空氣濕度、空氣中CO?等雜質(zhì)的含量等。這些條件隨地區(qū)、環(huán)境的不同而變化。不同的環(huán)境條件對同樣的空分設(shè)備，會產(chǎn)生不同的性能影響。 1、大氣壓力對空分設(shè)備的影響： 大氣壓力是大氣層中的物體受大氣層自身重力的影響，而產(chǎn)生的作用于物體上的壓力。一般情況下大氣壓力在0.1MPa左右，大氣壓力降低時，會造成空壓機的壓縮比增大，增加壓縮能耗，從而增加空分設(shè)備的能耗。 2、環(huán)境溫度和濕度對空分設(shè)備的影響： 環(huán)境溫度升高，會使空壓機的排氣量減小，排氣溫度升高、軸功率增大，冷損增大，這就要求有更多的制冷量來平衡冷損，導致設(shè)備能耗增加；空氣的濕度增大時，會使空壓機的一部分功消耗在壓縮水蒸氣方面，也會造成空壓機的軸功率增大。 3、空氣中的灰塵、固體雜質(zhì)和有害氣體對空分設(shè)備的影響： 隨著空分設(shè)備逐步大型化，每小時帶入空分設(shè)備的空氣雜質(zhì)總量是很可觀的，這些雜質(zhì)隨空氣進入空壓機繼而進入空分設(shè)備，會對機器造成較大損害并堵塞設(shè)備通道。而乙炔和其他碳氫化合物在空分設(shè)備中集聚到一定量，在一定條件下會引起爆炸事故，造成極大危害。因此對大氣中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)必須及時有效地清除，才能保證空分裝置的安全運行。

大型空分設(shè)備主要采用低壓分子篩預凈化、增壓透平膨脹機制冷、**規(guī)整填料塔、全精餾制氬工業(yè)流程。因其產(chǎn)品氣體的壓縮方式不同，又分外壓縮和內(nèi)壓縮流程。 1、外壓縮流程：空分設(shè)備生產(chǎn)出低壓產(chǎn)品氣體，經(jīng)壓縮機加壓后 送出界區(qū)稱為外壓縮流程 2、內(nèi)壓縮流程：冷箱內(nèi)的低溫液體產(chǎn)品經(jīng)液體泵加壓到所需壓力，經(jīng)板式換熱器復熱后送出界區(qū)稱為內(nèi)壓縮流程。內(nèi)壓縮流程又分膨脹空氣進上塔流程和膨脹空氣進下塔流程。 3、我公司技術(shù)人員通過長期的生產(chǎn)實踐和對不同流程的分析計算，得出以下結(jié)論，供空分用戶參考借鑒。 a、在液體產(chǎn)品比例≤11%時，外壓縮流程能耗較低且操作簡單； b、當液體產(chǎn)品比例＞16%時，內(nèi)壓縮膨脹空氣進下塔流程能耗低于外壓縮流程； c、當液體產(chǎn)品比例＞26%左右，內(nèi)壓縮膨脹空氣進下塔流程能耗低于外壓縮和內(nèi)壓縮膨脹空氣進上塔流程； d、隨著液體產(chǎn)量的增大，外壓縮流程與內(nèi)壓縮膨脹空氣進上塔流程的氧、氬提取率都在急劇降低，而內(nèi)壓縮膨脹空氣進下塔流程的氧提取率沒有變化，氬提取率沒有明顯的降低。 e、內(nèi)壓縮膨脹空氣進下塔流程和內(nèi)壓縮膨脹空氣進上塔流程的主要差異在于膨脹空氣進精餾塔的方式。當液體產(chǎn)量比例較小時，膨脹空氣進上塔流程能耗低于膨脹空氣進下塔流程，而當液體產(chǎn)量比例較大時，膨脹空氣進下塔流程的能耗明顯要優(yōu)于膨脹空氣進上塔流程。

大型空分設(shè)備定期檢修是空分設(shè)備安全生產(chǎn)的重要保證，冷箱檢修的安全工作、技術(shù)方案的制定和現(xiàn)場安裝質(zhì)量的控制至關(guān)重要。 冷箱檢修首要工作就是對冷箱內(nèi)珠光砂進行卸除，隨著空分設(shè)備規(guī)模的不斷增大，珠光砂卸除的工作量和危險性也越來越大。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，空分設(shè)備呈大型化發(fā)展趨勢，空分設(shè)備作為能耗大戶，受國內(nèi)環(huán)境保護和資源問題的影響，選擇合理的壓縮機驅(qū)動方式，對企業(yè)的發(fā)展和提高經(jīng)濟效益具有重大的意義。 目前，很多大型空分設(shè)備的壓縮機都采用汽輪機驅(qū)動方式，工業(yè)汽輪機具有軸對稱的高速旋轉(zhuǎn)特點，因此運行平穩(wěn)、磨損較小、連續(xù)運行時間較長。但汽輪機的安裝和調(diào)試比較復雜，對供熱、生產(chǎn)系統(tǒng)的要求較高，開停車過程較為繁瑣，周期較長，并且一次性投資較大。 空分領(lǐng)域中，電機的啟動方式主要有直接啟動、電抗器啟動、自耦變啟動和LCI軟啟動。大型空分設(shè)備中，壓縮機組常采用的電機啟動方式為自耦變啟動和LCI軟啟動。自耦變啟動相對LCI而言，對電網(wǎng)和電機的沖擊更大，但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單并且造價相對較低。LCI軟啟動對電網(wǎng)的沖擊非常小，同時可減輕對電機的瞬間大電流沖擊，充分保護電機。但是啟動較為復雜，造價相對較高。 根據(jù)目前蒸汽和電價的水平，從能耗的角度來比較，汽輪機驅(qū)動占據(jù)一定優(yōu)勢。但能耗的高低較終取決于蒸汽和電的價格水平，如果電價進一步下降或者蒸汽價格上升，則電機驅(qū)動的能耗將低于汽輪機驅(qū)動的能耗。 大型空分設(shè)備壓縮機組采用汽輪機驅(qū)動的投資明顯高于電機驅(qū)動，但是在常規(guī)的蒸汽和電的價格水平下并從設(shè)備長期運行考慮，汽輪機驅(qū)動的能耗費用相對較低。一旦蒸汽和電的價格超過能耗的平衡點，那么對于大型空分設(shè)備來說，電機驅(qū)動將具有更大的競爭力。

氬氣是廣泛應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域的稀有氣體，用作不銹鋼、鋁等金屬電弧焊接保護氣和鋼鐵、鋁、鈦、鋯等金屬的冶煉吹除氣體，用于照明技術(shù)和日光燈的填充，工業(yè)電子也用氬氣作為保護氣。氬氣在空氣中的含量為0.932%，在空分裝置中，一般可將加工空氣中30%-50%的氬作為產(chǎn)品獲得，隨著制氬技術(shù)的提高及先進的空分工藝流程和操作方法的改進，現(xiàn)在已將氬的提取率提高到80%以上。

在空分設(shè)備事故中，因主冷引起的爆炸在所有事故中，約占一半以上，這是因為在加工空氣中，所有未清除徹底的雜質(zhì)，較后都會匯集在主冷液氧中，由于液氧的氣化作用，這些雜質(zhì)在某些區(qū)域形成高濃度聚集，并形成結(jié)晶后析出，在氧的助燃下，產(chǎn)生爆炸，對企業(yè)的生產(chǎn)運行和員工人身安全造成極大的危害。下面，我們對事故發(fā)生的原因進行綜合分析并找出有效防止主冷爆炸的防范措施和方法。 碳原子數(shù)相等的碳氫化合物隨未飽和度的增加，危險性相對也會增加；而碳原子數(shù)不等的碳氫化合物，隨碳原子數(shù)增多而危險性相對增加。碳氫化合物在主冷液氧中聚集量，和它們的沸點成正比、和在液氧中的溶解度及飽和蒸氣壓成反比。 主冷液氧中的碳氫化合物有兩種聚集形式：一是由于主冷結(jié)構(gòu)原因形成的局部不暢通，造成局部液氧干蒸發(fā)而使碳氫化合物析出，二是未經(jīng)徹底凈化的空氣進入冷箱參與精餾，微量的碳氫化合物未經(jīng)充分循環(huán)和吸附而在液氧中整體超標。另外，低液面操作或液面大幅度波動都能使液氧中有害雜質(zhì)析出并聚集。

? ? ? ?在空分設(shè)備中主換熱器是保證整套設(shè)備性能的關(guān)鍵設(shè)備。主換熱器在分子篩預凈化流程空分設(shè)備中的作用是通過回收返流氣體的冷量，保證熱端溫差保持在設(shè)計值，為膨脹機提供足夠的機前狀態(tài)的膨脹機氣體，彌補設(shè)備的冷量損失，并為下塔提供設(shè)計工況下的原料氣體。下面簡要介紹一下影響主換熱器熱端溫差的幾個因素；? ? ? ?1、分子篩吸附器性能：當分子篩吸附器存在分子篩填充量不足、床層不平、分子篩因再生不徹底而造成吸附性能差等外在原因造成空氣短路，因制造原因造成分子篩泄漏等因素，都將造成主換熱器的熱端溫差及阻力上升。? ? ? ?2、膨脹機效率：膨脹空氣出主換熱器的壓力、溫度、流量等參數(shù)都是主換熱器設(shè)計時的給定值，如果膨脹機出主換熱器的狀態(tài)正常，而膨脹機后溫度高于設(shè)計值，如果用增加膨脹量的手段維持空分設(shè)備運行，會使主換熱器的熱端溫差越來越大，導致空分運行工況破壞，無法正常運行。檢修膨脹機，是解決主換熱器熱端溫差大的較常用方法。? ? ? ?...

粗氬塔的原料氣及冷源來自主塔又返回主塔，所以粗氬塔與主塔是密切相關(guān)、互相影響的。粗氬塔的投入需有以下條件：1)主塔工況穩(wěn)定；2)氧、氮產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量接近或達到正常值；3)氬餾分的含氬量接近正常；4)主冷液位較高，有充足的冷量。粗氬塔投入過程中，首先引出氬餾分預冷粗氬塔，然后逐漸將液空送入粗氬冷凝器。隨著粗氬塔的冷卻，粗氬塔逐漸建立起精餾工況。其標志是粗氬塔的阻力、粗氬的純度、氬餾分的取出量不斷增加，直至達到正常指標。開始時，主冷液位可能略有下降，隨著粗氬塔精餾的建立，主冷液位將會恢復。操作時應(yīng)注意以下問題：1)氬在上塔的富集情況不是固定不變的，氧、氮產(chǎn)品純度變化時，氬在上塔的分布將發(fā)生變化，氬餾分的組成也隨之改變。氧純度的變化對氬餾分組成的影響比較敏感，氧純度變化0.1%，氬餾分的氬含量將變化0.8%～1%。氧純度提高，富氬區(qū)將上移，餾分的含氬量下降。因此，應(yīng)保持適宜的氧純度，并保持穩(wěn)定，以獲得含氬量較高的餾分氣；2)主冷液位的波動也會影響?zhàn)s分的組成和取出量。經(jīng)驗表明，主冷液位波動為5～10cm，粗氬塔就會出現(xiàn)明顯的反映；3)防止粗氬冷凝器發(fā)生氬凍結(jié)。由于操作調(diào)節(jié)不當，液空溫度過低，冷凝器溫差增大，就會在冷凝表面有氬固化。這時冷凝量減少，氬餾分的組成以及主塔提餾段的回流比都將改變，破壞了主塔的精餾。出現(xiàn)這種情況應(yīng)首先停止粗氬塔的工作，提高粗氬冷凝器的溫度。待解凍后重新逐漸將粗氬塔投入；4)注意餾分中的氮含量。當?shù)砍^0.1%時不但會使餾分的冷凝困難，還會使粗氬的氮含量增高，影響精氬塔的工作。因此，餾分中的氮含量一般不得大于0.01%?？傊謿逅耐度氲牟僮鲬?yīng)該是逐漸增加粗氬冷凝器的負荷，過快的操作將適得其反，使整個系統(tǒng)發(fā)生波動。

在切換式換熱器中，水分及二氧化碳不可能全部、徹底清除。盡管殘留的量是極微的，但日積月累也會逐漸地堵塞切換式換熱器。在生產(chǎn)中表現(xiàn)為切換式換熱器的阻力不斷增加，氣體流通的自由截面減少，空氣量進不來。此外，在切換式換熱器冷段，理論上已基本清除干凈了二氧化碳，但由于氣流的夾帶作用，帶入塔內(nèi)的二氧化碳量比理論含量多得多。這些二氧化碳除被吸附過濾器部分清除外，其余將在塔內(nèi)逐漸積累而使塔板、管道和閥門堵塞。加之空氣中還含有微量的乙炔及碳氫化合物，雖經(jīng)乙炔吸附器吸附，其吸附效率只能達到97%左右，其余部分也將威脅到空分設(shè)備的安全生產(chǎn)。為了消除這些積聚的水分、二氧化碳、乙炔等雜質(zhì)，當空分設(shè)備運行到一定的時間，就需要停車進行加溫吹除操作。另外，在空分設(shè)備運轉(zhuǎn)中，有時因設(shè)備或機器的故障而被迫停車檢修前，為了消除低溫，也必須進行加溫吹除。在空分設(shè)備全部安裝完畢、啟動試車前，為了清除設(shè)備內(nèi)殘存的雜質(zhì)和水分，也需要進行加溫吹除操作。對于單體倒換使用的設(shè)備(如液空吸附器)，當硅膠被乙炔和二氧化碳飽和時，為了恢復其吸附能力，要定期進行加溫再生。當膨脹過濾器、膨脹機被二氧化碳凍結(jié)時，為了解凍，也需要進行單體加溫操作。