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液氮反充主塔的变工况操作姚琳，张晨（安阳钢铁公司制氧厂，河南安阳455004）【摘要】通过对液氮反充主塔流程的分析以及相关压力、流量和回流比的理论计算，确定其可行性，并在实践中得以验证。【关键词】液氮；回流比；主塔【中图分类号】TQ116.15【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2006)06-0031-04OperationofLiquidNitrogenReverseFillingMainTowerUnderChangingOperatingConditionYAOLin，ZHANGChen(OxygenMakingPlant,AnyangIronSteelCo.,Anyang,Henan455004,China)【Abstract】Throughanalysisoftheprocessforliquidnitrogenreversefillingmaintowerandtheoreticcalculationofrelatedpressure,processwasdeterminedandverifiedinpractice.flowrateandrefluxratio,feasibilityofthe【Keywords】liquidnitrogen;refluxratio;maintower1前言2005年上半年低温液体市场对液氧的需求量较备的潜力和优势，现把贮槽含氧较高的液氮返充至上塔参与精馏，将冷量转化生产液氧、液氩等其他液体产品。然后再对液氮贮槽进行置换，经测试合格后再生产高纯液氮以供外销。当液氧需求量较大，可以适当增加液氧的产量，所以有条件利用精馏塔的精馏潜力进行塔内转化。把达不到高纯氮要求的液氮反充到塔内，通过精馏塔的再次精馏转化为产品液氧输出，这样既解决了液氮纯度不能做为高纯氮出售的情形，又满足了市场对液氧的大量需求，还为整个制氧机下一阶段的两台膨胀机一台膨胀氮气一台膨胀空气的全量运行作了一个提前演练，可谓一举数得。大，市场对液氮的需求量一般，1#23500全低压全精馏制氧机的液体生产能力大，液体纯度高，液氧纯度在99.7%O2以上，液氮纯度在1×10-6O2以下，液氩纯度含氧量小于1×10-6、含氮量约2×10-6，不论是液体产量还是纯度都超过了原设计值。原来液氮贮槽内存放的液体时间较长，由于操作上的一些原因使贮槽内液体受到轻微的污染，2005年3月18日经化验槽内液氮纯度为18×10-6O2，现有的液氮纯度达不到高纯氮的要求，可是装置的产品液氮纯度普遍在1×10-6O2以下，可以生产高纯液氮，表1为高纯氮技术指标。表1高纯氮技术指标(GB8980-88)2理论分析2.1反充液氮流路原则上要减少操作步骤，简化就地操作，即在原有制氧机系统的基础上经过一系列操作达到反充液氮的目的。正常工况下原料空气经过下塔的精馏，在下塔顶部得到合格的产品液氮，通过产品液氮取出阀V8经低温液体真空管输送到液氮贮槽。当时最简单的方法就是手动给液氮贮槽就地升压，当压力升高到一定程度时把贮槽内液氮通过产品液氮生产管路返回到精馏塔。指标（体积分数）指标CO、CO2及CH4总含量名称纯度①氧含量氢含量水含量②优级品一级品合格品99.9996%99.9993%99.999%1.0×10-62.0×10-63.0×10-60.5×10-61.0×10-61.0×10-61.0×10-62.0×10-63.0×10-61.0%2.6%5.0%注：①纯度中含微量惰性气体氦、氖、氩；②液态氮不规定水含量。为适应市场对产品多样性的需求，充分发挥设V3C2V1V8液氮贮槽K1E2V11C1V9V15增压器V13图1液氮反充到上塔流路冶金动力2006年第6期总第118期32METALLURGICALPOWER为了反充液氮，贮槽内的压力必须升到一定数值才能达到操作目的，当液氮返流回主塔时会有一部分进入下塔，一部分进入上塔，分别会对上下塔造成一定的影响。反充液氮流路：脉冲喷吹气储气罐→贮槽残液排放阀V13→升压阀V15→增压器→贮槽压力调节阀V9→增压器输出阀V18→贮槽顶部（详细流路见图1）。2.2相关理论分析（1）压力方面液氮贮槽内部压力低，基本上为常压，要对贮槽升高到一定压力值才会把槽内液体反充回上塔，下塔压力P1为0.465MPa，液氮出下塔高度约15000mm，液氮密度是0.81×103kg/m3，经计算需要克服的净液柱压力P2是0.12MPa，液体流动时要克服管道的沿程阻力P3（沿程没有换热器只有三个阀门，其沿程阻力较小），总压力P可以表示为：P=P1+P2+P3≈0.6MPa贮槽内压力要升到0.6MPa以上液氮才可以打回到上塔。单靠贮槽汽化器升压使汽化器的负荷过大，而且在高压下节流阀法兰连接处容易漏液增加了不安全因素，按贮槽空间5