制氧工问答(6)

对没有器外活化条件的用户，可将分子筛筛去粉末后直接入装纯化器内，装填步骤和注意事项与上述2)、3)、4)相同，所不同的仅在于对新换上的分子筛，在装置内还有待进行再生后才能使用。具体的再生方法参看题519。 空分设备的试压和检漏如何进行?

答：试压和检漏都是空分设备的气密性检查。其目的是考查安装、配管和焊接质量。空分设备的试压有两种：一是强度试压，考验设备安全性，一般是单体设备在制造厂或设备运抵现场后在安装前进行。二是气密性试验，目的是查漏。一般空分设备在安装中的全系统试压均指后一种而言。气密性试验的压力等级与试验方法视所试的对象而不同，应按制造厂的技术文件规定进行。一般空分设备安装后要进行全系统试压并计算残留率。残留率要求到95%以上为合格。残留率的计算方法如下：

式中A--残留率，%；

p1--停压前的气体绝对压力，MPa； T1--停压前的气体绝对温度，K； P2--停压后的气体绝对压力，MPa； T2--停压后的气体绝对温度，K。 在试压时应注意什么问题?

答：在现场做气压试验主要是检查设备气密性。在试压时应注意下列问题： 1)严禁用氧气作为试压气源；

2)对试压后不再脱脂的忌油设备，应用清洁无油的试压气源；

3)对试压用的压力表应经校验，予以铅封后方得使用。试压前应仔细检查压力表阀是否已经打开；

4)试压时，不能对试压容器用锤敲击； 5)试压时，不能拆卸或拧紧螺钉；

6)用氮气瓶或压力等级较高的气源向较低压力的容器充气试压时，应安装减压阀，严禁直接充气。

7)试压充气达到规定压力后，应将充气管接头拆除。

管道及设备如何进行脱脂?

答：管道及设备的脱脂首先应选好脱脂剂，对于脱脂剂可参照表43选用。

常用的脱脂方法有4种：灌注法、循环法、蒸汽冷凝法、擦洗法。空分塔、液氧容器以及管路的脱脂方法及脱脂剂用量列于表44中。脱脂质量可按脱脂后脱脂剂内含油量的相对增加量检定。一般内表面脱脂合格标准为：再次清洗时脱脂剂内含油相对增加量不大于20mg/L。外露表面的脱脂合格标准为：用白色滤纸擦拭脱脂表面，纸上看不出油渍。 脱脂时需要注意以下几点：

1)含油量小于50mg/L的脱脂剂可作为净脱脂用，含油量在50～500mg/L范围的脱脂剂，则只能作粗脱脂用，而后必须以净脱脂剂进行再次清洗。含油量大于500mg/L的则必须蒸馏再生，并检验其含油量后才能用来脱脂；

2)如果管道、阀件和设备在制造后已脱脂、并封闭良好，安装时可不必脱脂； 3)四氯化碳、水洗涤剂对金属的腐蚀性较强。为抑制其腐蚀性，应采用抑制添加剂如下：每升四氯化碳可添加1.34g酚和0.96g苯甲酸；水洗涤剂可在每升水内添加1g二铬酸钾或

2g亚硝酸钠(不适用于有色金属脱脂)；

4)因脱脂剂具有毒性或爆炸性，使用时必须注意防止中毒和形成爆炸混合气。 表43脱脂剂选用表 脱脂剂名称 适用范围 附 注 四氯化碳 铸铁件，钢、合金钢制件，铜制件 有毒 95%乙醇 铝制件 易燃、易爆 碱性清洗 油污较多的管道 10%氢氧化钠溶液加热至60～90℃，然后用15%硝酸中和，并用清水冲洗

液体贮槽在贮存、运输过程中应注意什么问题?

答：液体贮槽在贮存、运输过程中应注意： 1)贮槽的防护设备及仪表应完好；

2)贮槽在贮运过程中应有良好的通风，周围不得存放易燃物质，无任何火种； 3)贮槽的充满率小于95%，严禁过量充装，不得超压； 4)贮槽内有液体时，严禁动火修理；

5)设备管道解冻要缓慢加热，不要用过热的工质或明火化冻；

6)接触低温液体时应戴好防护手套，避免皮肤与低温液体直接接触； 7)运输过程中要平稳，不要有大的颠簸。

液氧、液氮蒸发器在操作上要注意什么问题?

答：低温液体蒸发器有大气式和蒸汽水浴式等型式。大气式蒸发器由带翅片的蒸发管组成，分几组并列放置，体积较大。随着低温液体的流过，蒸发翅片表面会逐渐结霜。该冰霜要覆盖在蒸发器表面。当其厚度增加时，蒸发效率下降，蒸发量随时间急剧递减，如图150所示，一般需采取除霜手段，如用蒸汽吹去或扫帚扫去冰霜，可使蒸发量恢复。

蒸汽水浴式蒸发器是用热水加热蒸发管内的低温液体，使之蒸发。在低温液体流入前，应先将纯净水(无氯)灌入蒸发筒内至溢流口，再慢慢通入蒸汽，并将温控设定在60℃左右(不宜太高)。先打开气体出口阀，然后慢慢送入低温液体，用流量调节阀调节到所需流量，并控制出口气体温度大于-15℃，防止出口管道结霜。

在冬季，蒸发器停止使用期间，应注意把蒸发筒内剩水排放完，或吹入少量蒸汽，或保持溢流状态，水温控制在20～40℃，防止水浴结冰。蒸汽管道疏水器应该保持完好的工作

状态。液体蒸发器的盘管一般应按压力容器管理。因此要定期按国家对压力容器的规定进行检查，检查合格后方可投入运行。

空分设备的运转周期与哪些因素有关?

答：空分设备的运转周期的确定，在设计时主要是根据微量二氧化碳带入空分塔后逐步积累，直至因造成堵塞而无法继续运转的时间间隔。在正常情况下，全低压制氧机的连续运转时间应在一年以上，新的分子筛吸附流程连续运转的时间可以长达二年以上。但是，在实际运转中，情况要比设计情况复杂得多。影响运转周期的主要因素包括制氧机设备及运转机械连续工作的能力，启动前加温吹除的好坏，启动阶段及正常运转中操作水平的高低，空气负荷的大小等。

造成制氧机未到规定周期即需停机检修的原因，大部分是由于运转机械及切换系统的故障。主要是空压机、膨胀机、液氧泵的故障，同时，空分的强制阀、自动阀，某些换热器的内部泄漏，及内部低温阀门的损坏、内部泄漏，管道膨胀节疲劳断裂等，都会使制氧机在中途需要停车检修。

制氧机启动前的加温吹除及启动阶段的操作，也直接影响运转周期。常常有这种情况发生：由于急于制氧，加温吹除不彻底，塔内残存水分，造成启动后蓄冷器或可逆式换热器阻力过大，有时精馏塔阻力也过大，以致经常发生液泛。在启动阶段中，渡过水分及二氧化碳冻结区的时间拖长，切换式换热器冷端温差没有控制在允许范围(在启动阶段，这个温度范围是随着温度降低而逐渐减小的)之内，都会造成带入空分塔的水分及二氧化碳杂质增多。空分设备的启动过程中断或多次启动，都会造成蓄冷器或切换式换热器温度的回升而使二氧化碳大量带入塔内，从而使运转周期缩短。 正常操作中，对运转周期影响最大的是切换式换热器冷端温差控制的好坏。这个温度控制不好，一方面会造成切换式换热器的自清除效果不好，二氧化碳在换热器内积累而使其阻力上升；另一方面会使少量的二氧化碳带入塔内。由于气流的冲击作用，蓄冷器和切换式换热器冷端的空气中，二氧化碳的实际含量会超过饱和含量，这也会对运转周期造成影响。尤其是切换式换热器的冷段过短，二氧化碳的析出区缩短，更容易将部分二氧化碳带入塔内，造成精馏塔阻力增加，主冷换热减弱，过冷器堵塞，下塔压力升高，进塔空气量和氧产量下降。

切换式换热器带水也将使运转周期缩短。通常是由于氮水预冷器操作不当引起的。而轻微进水往往是由于忽视了对水分离器的吹除和进切换式换热器空气总管中冷凝水的排放。 进空分设备加工空气的状态也是影响运转周期的一个重要因素。因为空气量或进装置空气温度提高，都会使蓄冷器或切换式换热器清除水分的负担加重，换热温差增大。在冷端就表现为自清除不良，阻力上升加快。因此，高负荷生产时运转周期一般也会缩短，而低负荷时运转周期一般可延长。

延长空分设备的运转周期有很大的经济意义。它可以减少备机、减少检修时间，节省资金，多生产产品氧、氮。因此在操作中应精心管理，精心维护。

对上、下塔分置的制氧机当进装置空气压力突然下降时，为什么上塔液氧液面会猛涨，氧气产量、纯度下降?

答：对上、下塔分置的制氧机，上塔底部的液氧靠液氧泵打至下塔顶部的主冷。当进装置空气压力突然大幅度下降时(例如强制阀发生故障)，上塔压力、主冷压力也都先后降低。

对液氧泵来说，其进口的液氧应处在过冷状态下，因为如果部分液氧在泵中气化，将使泵的能力下降，不能顺利地向主冷输送液氧。当上塔压力下降太大时，液氧泵进口的液氧温度将超过该压力对应的饱和温度，造成部分液氧气化而产生“带气”现象，使液氧无法送出，造成上塔底部液面上涨。

此外，当空气旁通，下塔表压力突然降到0.2MPa时，使主冷温差减小，主冷的热负荷降低很多，液氧蒸发不出去，甚至可能引起塔板漏液，造成液面猛涨。这时，如果氧产量不及日寸调小，上塔上升的蒸气必然减少，提馏段的液气比增加，液氧纯度变坏。如果塔板漏液，纯度将破坏得更快。

因此，强制阀发生故障时，将会引起塔内一系列的变化，工况遭到破坏，危害很大，必须引起足够的重视。

对上、下塔分置的制氧机当进装置空气压力突然下降时，为什么上塔液氧液面会猛涨，氧气产量、纯度下降?

答：对上、下塔分置的制氧机，上塔底部的液氧靠液氧泵打至下塔顶部的主冷。当进装置空气压力突然大幅度下降时(例如强制阀发生故障)，上塔压力、主冷压力也都先后降低。对液氧泵来说，其进口的液氧应处在过冷状态下，因为如果部分液氧在泵中气化，将使泵的能力下降，不能顺利地向主冷输送液氧。当上塔压力下降太大时，液氧泵进口的液氧温度将超过该压力对应的饱和温度，造成部分液氧气化而产生“带气”现象，使液氧无法送出，造成上塔底部液面上涨。

此外，当空气旁通，下塔表压力突然降到0.2MPa时，使主冷温差减小，主冷的热负荷降低很多，液氧蒸发不出去，甚至可能引起塔板漏液，造成液面猛涨。这时，如果氧产量不及日寸调小，上塔上升的蒸气必然减少，提馏段的液气比增加，液氧纯度变坏。如果塔板漏液，纯度将破坏得更快。

因此，强制阀发生故障时，将会引起塔内一系列的变化，工况遭到破坏，危害很大，必须引起足够的重视。

怎样判断主冷凝蒸发器泄漏?

答：主冷严重泄漏时，压力较高的氮气大量漏入低压氧侧，则上、下塔压力，产品纯度将发生显著变化，直至无法维持正常生产而停车。

当主冷轻微泄漏时，往往不会引起上、下塔压力的显著变化，也没有引起主冷内液氧纯度的显著降低。普遍现象是主冷气氧和液氧纯度相差较大，气相浓度低于与液氧相平衡的浓度值。例如，某厂化验液氧浓度为99%，气氧浓度为96%，结果在检修时发现有7根主冷管泄漏。

产生泄漏的原因有以下几方面：

1)管子因振动而相互磨漏。对长管式冷凝蒸发器，装有上万根管径只有10mm，管长为8m的紫铜管，管间距很小。在运转过程中，由于气流的冲击、振动，很容易在管子中部发生挠曲变形而互相摩擦，时间长有可能磨漏。

2)管内积水而冻裂。当加温不彻底，特别是小管堵塞而给积存水造成机会，加温时又无法吹除掉时，在低温下水冻结成冰，体积膨胀，就有可能将小管冻裂。

3)主冷轻微地局部爆炸。当主冷中局部范围由于乙炔或碳氢化合物积聚，在一定条件下可能发生爆炸。这种轻微爆炸发生时，外部没有任何反映，也听不到声音，开始往往无法察觉。只有当氧纯度自动发生变化而又无法调整时，才有发生这种情况的可能。

低压空分设备的负荷调节范围与哪些因素有关，当氧气富裕而需要减少氧气产量时在调节上应注意什么问题?

答：低压空分设备的负荷调节范围与原料空压机调节性能、膨胀机的调节性能、精馏塔的结构特点等因素有关。目前设有进口导叶的透平空压机的流量调节范围在75%～100%；设有可调喷嘴的透平膨胀机调节范围可在65%～100%。关键是精馏塔的调节余地如何。目前，采用规整填料的精馏塔的负荷调节范围可达50%～100%，而传统的筛板塔最好的调节范围在70%～100%，负荷再低则可能因蒸气通过筛孔的速度过低而导致漏液。 当氧气有富裕而需要减少氧产量时，首先要减少氧产品的输出，再相应地减少空气流量，并根据主冷液位调节膨胀空气量。送往上塔的液空、液氮调节阀也要根据精馏工况相应地关小。应该注意的是，整个操作要缓慢和逐步完成，以保持减量过程中精馏工况的稳定。 如果有液氧贮存系统，减少氧产量可增加液氧的产量，将液氧贮存起来更为便利。可先将氧产量减下来，然后增加膨胀空气量，在保持主冷液位不变的情况下增加液氧的取出量。为保持上塔精馏工况的稳定，必要时可将部分膨胀空气走旁通。 如何提高制氧机运转的经济性?

答：制氧机的经济性主要是指生产单位产品(每1m3氧气)所需的成本。成本费中包括电耗、水耗、油耗、蒸汽消耗、辅助物料消耗、维修费及生产管理费用等。为了提高制氧机运转的经济性，应该力求生产更多的产品，降低生产成本。

在成本费中，电耗占主要部分。而电耗中主要是压缩空气消耗的能量，其次是压缩氧气的能耗。所以，通常以生产1m3氧气所消耗的电能(kW?h)作为衡量制氧机性能的一项指标。而压缩机的能耗与压缩空气量、排气压力及压缩机的效率有关。提高氧气生产的经济性的关键是提高管理水平和人员素质。应从以下几方面着手： 1)降低制氧机的操作压力，以减少空压机的电耗。为此应尽可能减少设备、管路的阻力，降低上塔压力；应保持一定的主冷液面，使主冷在最佳的传热工况下工作，以缩小主冷温差，降低下塔压力；尽量减少冷损。

2)提高压缩机的效率。首先要加强中间冷却器管理，使空气得到良好的冷却。

3)增加空气量。要减少切换损失，杜绝漏损，以便有更多的加工空气进塔参加分离。 4)增加氧气产量，提高氧的提取率。在调整中应力求降低氮中的含氧。

5)延长设备的连续运转周期，减少停机检修时间。为此要加强设备的日常维护，定期检修设备。要保证水分及二氧化碳的清除效果。

6)绝对避免塔内低温液体、低温气体的泄漏。在对单体设备加温时，温度也不宜过高。 7)综合利用生产多种产品。

能否采用往塔内充灌液氧来缩短空分设备启动阶段的时间?

答：空分设备的启动包括设备的冷却、积液和调纯三个阶段。对一定的设备来说，启动所需要的时间大致是一定的。对低压空分设备，空压机的压力没有什么调节的余地，一般靠配备两台膨胀机同时工作，以增大启动阶段的制冷量，缩短启动时间。即使如此，按最大的制冷能力和装置冷却、积液所需的冷量，装置的启动时间也需要在36h以上。

大型空分设备一般还配置有液氧储罐，作为紧急备用氧。如果有必要，能否采用往塔内

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