眾所周知,空分裝置的穩定,是提高氧提取率和氬提取率的保證。通常在分子篩純化器的切換過程中,壓力和流量波動較大,造成空分主塔工況的不穩定,從而直接影響氧和氬的提取。所以我們設計以下針對制氧機分子篩純化系統的措施:
圖a 鋼鐵股份有限公司制氧分廠
1.1 控制算法
1.1.1 采用模塊化思路。在分子篩邏輯設計上采用模塊化思路,以面向對象的思路抽象出邏輯步序的共同特征,建立標準順控邏輯,以保證邏輯設計上的可靠性。在分子篩運行過程中,包括吸附、切換、降壓、解吸、充壓,每一個邏輯步序,操作人員都可以暫停、繼續;也可以手動直接跳過該步序;或延長或縮短任意步序的等待時間。同時,運行人員可以在操作畫面上監視每一步序的運行過程,這樣使分子篩純化系統的調節更靈活更精確。
1.1.2 采用變參數控制。在分子篩處于不同階段,需要調節的污氮氣流量和排空壓力工況差別較大,采用了變參數控制,有效的降低了不同階段下壓力流量的波動現象。
1.1.3 采用超馳控制。一般空分系統同時分離生產氬氣,所以要求分子篩切換過程中平穩,壓力擾動少,以保證分餾塔中氬氣的純度。而一般控制情況,在分子篩切換過程中,壓力擾動比較大。在兩個凈化器的周期性切換過程中,會引起污氮壓力的劇烈波動,影響氬氣純度。為此,采用對污氮放空閥的超馳控制,即大約在切換開始前20 秒左右提前打開污氮放空閥,保證切換時壓力不會發生劇烈波動,減少了切換過程中對系統的干擾。
1.1.4 采用變速率開閥。一般控制中,切換閥都采用定速率逐漸將切換閥門打開,由于容器的容量效應,升壓開始速度比較慢,中間上升速率過快,而終了上升速率又過慢。中間上升速率過快時,對氬分餾塔的壓力波動影響比較明顯,采動變速率開閥,可以有效降低塔內的壓力波動,穩定氬氣的生產。同時,節省了切換時間??刂菩Ч€圖如圖b 所示
圖b 控制效果曲線圖
1.2 控制方案
空分技術中使用最多的就是深度冷凍技術,深冷技術的控制系統主要由如下子系統組成:空壓機系統;預冷系統;分子篩(純化)系統;膨脹機系統;氧氮分餾系統;冷箱換熱系統;氬系統;液儲系統;循環機系統。
主要工藝系統的控制組態如下:
圖c 主塔系統
圖d 空氣壓縮機系統
圖e 空氣預冷系統
圖f 空氣純化系統
圖g 氬塔系統