影响产品氮气纯度因素分析
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【摘要】本文主要论述了产品氮气纯度高的重要意义，以及对影响其纯度因素作了分析，并通过实例加以验证，以便更好的指导实际操作。
【关键词】空分装置？氮气纯度？影响因素？分析
1 概述
氮的化学性质不活泼，在平常不易与其他物质发生化学反应。因此，氮在冶金工业，电子工业，化学工业中广泛用来作为保护气。一般保护气的要求氮气纯度为99.99%。氮气纯度指氮气中的氧含量，空分装置的氮气纯度用ppm表示。而对于我们炼化公司来说，氮气主要作为聚合物厂，炼油厂，聚丙烯厂的保护气。我厂要求氮气纯度小于10ppm，属于高纯氮气。如果保护气质量不合格会使催化剂失效，产生严重后果，造成巨大经济损失。因此，保证氮气纯度是确保化工装置安全生产的重要环节。所以分析氮气纯度影响因素，对指导实际操作具有重要意义。
我厂共有高纯氮装置3套，其工作原理是将空气压缩到0.75Mpa（表压）作为原料，经分子筛净化系统，清除空气中的水分，二氧化碳等杂质，由高效透平膨胀机将气体绝热膨胀制取装置所需冷量，把空气净化，通过多孔筛板精馏塔精馏后制取含氧小于10PPm高纯氮气。流程分为四个部分：空气压缩部分、空气净化部分、空气分馏部分和氮气外送部分。
2 氮气纯度影响因素
2.1 回流比的影响
精馏产品纯度在一定条件下取决于回流比大小。回流比是指塔内下流液氮量与上升富氧蒸汽量之比。回流比大时，即下流液氮多或者上升的富氧蒸汽少，气液混合温度必然偏于低温液氮一边，于是上升蒸气的温降就大，富氧蒸气冷凝的就多，离开塔板氮浓度提高的就快，在塔顶得到气体含氮纯度就高。所以在生产中要尽量增大回流比。
2.2 精馏工况异常
在精馏塔发生液泛或液漏等情况时，破坏了精馏塔的正常精馏工况，造成纯度下降。
2.2.1？液泛现象？
如果塔板上液体难以沿溢流斗流下，造成溢流斗内液面越涨越高。直至与塔板上的液面相平，液体无法下流，就叫液泛或液悬。
液泛的原因：
（1）塔板阻力增大。空气量过大，尤其是在阀门开得过快时发生，造成气速突然增高；塔板筛孔被固体二氧化碳或硅胶粉末等堵塞。
（2）溢流斗阻力增大。下流液体量过多，特别是在调节液氮节流阀时动作过快，使塔上下流液体量突然增大。
处理方法：减小进气量，情况严重时及时停工加温吹除。2.2.2？漏液现象
液体与气体应在塔板上有错流接触，但是当气速较小时，部分液体会从塔板开孔处直接漏下，这种液漏现象对精馏过程是有害的，它使气、液两相不能充分接触，严重的液漏，将使塔板上不能积液而无法正常操作。
2.2.3？液沫夹带现象
当塔板上升蒸汽量过大，下层液体没经换热就被上升气流带至上层塔板，这种现象称为液沫夹带。使板效率降低。液流量一定时，气速过大将引起大量的液沫夹带，严重时还会发生夹带液泛，造成产品纯度下降。
2.3 操作中的人为因素
如果开关阀门过急过猛，导致气量波动过大，也会影响氮气纯度，导致纯度忽高忽低，产品纯度不稳定。所以在开关阀门时一定要缓慢，是空分操作的关键。
2.4 氮气取出量的影响
从物料平衡来看。当加工空气量一定，液氮冷凝量是一定的。如果氮气取出量过大，回流液体就不充分，蒸气中氧组分冷凝下来数量就相应减少了，离开塔板上升气体的氮纯度提高的也慢。每块塔板都是如此，因而在塔顶得到气体含氮纯度就低。这时应适当关小送氮阀，如果在制氧，同时开大送氧阀，以保证上塔压力一定。
2.5 装置冷量不足对氮气纯度的影响
2.5.1？装置泄漏跑冷
如果装置冷量不足，空气液化的效果就不好，产生的上升蒸气就相应减少，从塔板上蒸发的氮气就减少，氮气产品纯度就会低些。造成装置冷量不足的三种冷损：热交换不完全损失；跑冷损失；排液或装置有泄露。所以要尽量从这些方面避免冷损的发生，同时也能起到节能的作用。
2.5.2？膨胀机问题导致制冷量不足
膨胀机阀门失效，导致制冷效率低，制冷量就不足。进气量减少也会导致制冷量的不足。这时应适当加大进气量。
2.6 设备因素
2.6.1？塔板效率的影响
精馏塔板由于变形、塔体歪斜或筛孔被固体杂质堵塞，则将影响每块塔板上气液传质效果，造成纯度下降。如果运行周期已很长，并且塔板阻力增加，应停工加温。
2.6.2？仪器仪表因素
在线分析采用的是氧化锆氧分析仪，其致命缺点是：当样品中含有还原性气体时，测量数据不准确。当所采集到的样品中含有还原性气体（如H2，CH4，CO ）时，对测定有干扰，当被测气体中还原性气体含量较高时，指示值将明显偏低。所以因测量不准确，产品质量也就难以保证。所以记录人员对于在线检测数据要随时关注，避免测量不准。
3 装置开、停工造成的氮气纯度影响实例分析
（1）空分一站另一套装置开工时，如果设置压力高于原运行装置压力，在两套装置氮气出装置阀门关闭不严时，刚启动的装置产生氮气不纯，不纯气体就可以从高压管线窜入低压管线，导致产品纯度下降。
（2）空分二站停工吹扫时，液氮出口阀关闭不严，有空气漏入液氮贮槽，投用气化室时，进入液氮贮槽的空气随液氮进入气化室，氮气纯度下降。改进措施：在进入气化室前加阀门。
4 结语
从根源上分析了氮气纯度的影响因素，为生产出高纯度氮气提供了依据，更合理的操作避免不必要的失误，以便更好的指导实际操作，保证平稳生产。
参考文献
[1] 汤学忠，顾福民，主编.新编制氧工问答.冶金工业出版社
[2] 谭天恩，主编.化工原理.化学工业出版社