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摘要：本文介绍了邯钢气体厂16300Nm3/h空分设备为实现高纯氧提取对空分塔内设备进行改造的改造方法、改造效果验证，并通过操作、生产流程的创新及优化，使空分高纯氧产量及纯度大大高于设计值，为今后16000Nm3/h等级空分同类型技术改造、工艺调整提供一定的借鉴和指导作用。
关键词：空分设备;高纯氧;设备改造;创新
Abstract： This article introduces the 16300Nm3/h air separation plant of Handan Steel in order to realize high purity oxygen extraction method for the modification of the modification of the tower of air separation equipment， validation， the transformation effect， and through the innovation and optimization operation， production process， make the air separation production and high purity oxygen purity and much higher than the design value. For the future 16000Nm3/h grade air separation and type of technical transformation， process adjustment to provide a certain reference and guidance role.
Key words： Air separation plant， High purity oxygen， Equipment transformation，Innovation
一、背景
高纯氧作为一种高附加值气体产品，在二氧化硅的化学气相沉积、干法氧化、等离子刻蚀等领域均有广泛应用，具有很好的市场前景。邯钢气体厂16300 Nm3/h空分设备是杭氧设计、制造的第一套国产16300 Nm3/h等级空分设备，于2000年元月份建成并成功投产，最初空分塔内的高纯氧塔因技术、设计等多方面原因，生产出的高纯氧产品纯度及产量均不稳定，无法满足客户要求。2011年8月，气体厂对六制氧空分进行了改造，本次改造的一个重点就是将高纯氧塔进行了更换，对各管路进行了优化。改造后，经过两个月的调试，成功生产出合格的高纯液氧。但是在生产中发现高纯氧产量和纯度波动较大，产量达不到设计要求，纯度指标也不稳定。经过长时间的不断摸索和对操作、生产流程的创新，成功找到了设备的最佳运行点，总结出产品纯度和产量稳定的生产方法，在满足高纯氧纯度的前题下，液体产品产量大大超过设计指标。
二、 设备改造
2.1、改造实施前后的主要技术性能与数据：
邯钢气体厂16300 Nm3/h空分高纯氧产品改造前后性能参数对比见表一。
2.2、改造方法
对原高纯氧塔进行了更换，由筛板塔改为填料塔，并增加塔高0.5米，使高纯氧塔内精馏更充分、平稳。改造相应管路及支架，取消高纯氧塔到主冷的回流管线。保留高纯氧塔的下部抽口，碳氢化合物含量升高时由高纯氧蒸发器底部抽口直接排放掉。原产品取出V602、V603阀改为波纹管调节阀，增加阀门控制，降低冷损。高纯氧蒸发器底部管路出冷箱增加排放管路，增加波纹管手动截止阀。
高纯氧蒸发器热源由压力氮气改为进下塔压力空气，冷凝后液空与出下塔液空管道连接。改造后，高纯氧系统流程图见图一
设备改造后，经过几个月的调试，成功生产出了合格的高纯液氧产品，填补了我厂在高纯氧产品方面的一项空白。高纯液氧相对于普通液氧在经济效益方面有极大的提升，普通液氧每立方米500元，高纯液氧则达到了2700元，这在不造成额外能耗和生产成本的同时，为我厂带来了巨大的经济效益。
三、生产模式和操作方法的创新
3.1、在高纯氧塔启动时，首先稳定空分装置主精馏塔和粗氩精馏塔工况，然后打开V601阀门，使液氧进入高纯氧塔上部，待蒸发器有液位后打开V604阀门，将空气热源导入高纯氧塔，配合调整热源空气量及高纯氧塔液位，使高纯氧塔工况逐渐建立;
3.2、蒸发器液位的高低直接影响蒸发器的工作效果，对高纯氧塔精馏工况造成偏差，通过对V601阀门的调节，控制高纯氧塔下部蒸发器液位（LIC601），经实践摸索出高纯氧塔下部蒸发器液位（LIC601）稳定在380～420mm（原设计值为300mm）时，蒸发器工作效果最佳。为了使高纯氧塔负荷更均衡，工况波动更小，对V601阀开度进行最大64%、最小55%的上下限位;
3.3、通过对V604阀门的调节及与V601阀门的匹配，控制上升蒸汽量和高纯氧塔阻力，经实践操作调试出V604阀门开度为64%、高纯氧塔工作阻力（PDIA601）为2～2.2Kpa（设计值1～2 Kpa）时，高纯氧塔精馏工况最佳;
3.4、在保证产品纯度的前提下，通过对V603A阀门的调节，控制高纯液氧产量，经实践V603A阀门开度为4.5%（无设计值）时，产量为55～60 Nm3/h（标态），且能够保证产品纯度。
3.5、为避免工况的波动对高纯氧塔工况的影响，导致高纯液氧储罐污染，增加产品取出系统自动调节控制，当膨胀机停车、粗氩Ⅱ塔阻力低于6Kpa及高纯氧塔阻力低于1.5Kpa时，自动关闭V603A阀门，停止向高纯液氧储罐送液，防止污染。
通过以上生产创新后，高纯氧产品产量由设计能力30Nm3/h（标态）提高到55～60 Nm3/h（标态），产品质量的稳定。高纯氧产品分析指标达到并优于国家标准，具体如下：
从我厂高纯氧化验仪器的分析结果也可以直观的看出高纯氧产品的分析指标，见图二。
高纯氧产品的成功提取，填补了我厂空分液体产品的的一项空白，高纯氧的稳定高产，不仅为公司增加了非钢产品利润，而且增加了我厂液体产品外销品种，取得了非常好的社會、经济效益，产品质量优于其它厂商，得到用户的广大好评。
参考文献：
[1] 焦兆文. 优化20000m～3/h空分设备操作提高氩纯度的实践[C]// 第十一届中国钢铁年会论文集——S17.冶金设备与工程技术. 2017.
[2] 曹雨， 罗鉴. 提高30000m^3/h空分设备高纯氧产量的研究和实践[J]. 深冷技术， 2018（4）：51-54.
第一作者简介：刘明明，1985年11月1日出生，男，工程师，本科学历，2009年6月毕业于唐山学院电气工程及其自动化专业，现在河北钢铁集团邯钢气体厂从事空分相关工作。
关键词：空分设备;高纯氧;设备改造;创新
Abstract： This article introduces the 16300Nm3/h air separation plant of Handan Steel in order to realize high purity oxygen extraction method for the modification of the modification of the tower of air separation equipment， validation， the transformation effect， and through the innovation and optimization operation， production process， make the air separation production and high purity oxygen purity and much higher than the design value. For the future 16000Nm3/h grade air separation and type of technical transformation， process adjustment to provide a certain reference and guidance role.
Key words： Air separation plant， High purity oxygen， Equipment transformation，Innovation
一、背景
高纯氧作为一种高附加值气体产品，在二氧化硅的化学气相沉积、干法氧化、等离子刻蚀等领域均有广泛应用，具有很好的市场前景。邯钢气体厂16300 Nm3/h空分设备是杭氧设计、制造的第一套国产16300 Nm3/h等级空分设备，于2000年元月份建成并成功投产，最初空分塔内的高纯氧塔因技术、设计等多方面原因，生产出的高纯氧产品纯度及产量均不稳定，无法满足客户要求。2011年8月，气体厂对六制氧空分进行了改造，本次改造的一个重点就是将高纯氧塔进行了更换，对各管路进行了优化。改造后，经过两个月的调试，成功生产出合格的高纯液氧。但是在生产中发现高纯氧产量和纯度波动较大，产量达不到设计要求，纯度指标也不稳定。经过长时间的不断摸索和对操作、生产流程的创新，成功找到了设备的最佳运行点，总结出产品纯度和产量稳定的生产方法，在满足高纯氧纯度的前题下，液体产品产量大大超过设计指标。
二、 设备改造
2.1、改造实施前后的主要技术性能与数据：
邯钢气体厂16300 Nm3/h空分高纯氧产品改造前后性能参数对比见表一。
2.2、改造方法
对原高纯氧塔进行了更换，由筛板塔改为填料塔，并增加塔高0.5米，使高纯氧塔内精馏更充分、平稳。改造相应管路及支架，取消高纯氧塔到主冷的回流管线。保留高纯氧塔的下部抽口，碳氢化合物含量升高时由高纯氧蒸发器底部抽口直接排放掉。原产品取出V602、V603阀改为波纹管调节阀，增加阀门控制，降低冷损。高纯氧蒸发器底部管路出冷箱增加排放管路，增加波纹管手动截止阀。
高纯氧蒸发器热源由压力氮气改为进下塔压力空气，冷凝后液空与出下塔液空管道连接。改造后，高纯氧系统流程图见图一
设备改造后，经过几个月的调试，成功生产出了合格的高纯液氧产品，填补了我厂在高纯氧产品方面的一项空白。高纯液氧相对于普通液氧在经济效益方面有极大的提升，普通液氧每立方米500元，高纯液氧则达到了2700元，这在不造成额外能耗和生产成本的同时，为我厂带来了巨大的经济效益。
三、生产模式和操作方法的创新
3.1、在高纯氧塔启动时，首先稳定空分装置主精馏塔和粗氩精馏塔工况，然后打开V601阀门，使液氧进入高纯氧塔上部，待蒸发器有液位后打开V604阀门，将空气热源导入高纯氧塔，配合调整热源空气量及高纯氧塔液位，使高纯氧塔工况逐渐建立;
3.2、蒸发器液位的高低直接影响蒸发器的工作效果，对高纯氧塔精馏工况造成偏差，通过对V601阀门的调节，控制高纯氧塔下部蒸发器液位（LIC601），经实践摸索出高纯氧塔下部蒸发器液位（LIC601）稳定在380～420mm（原设计值为300mm）时，蒸发器工作效果最佳。为了使高纯氧塔负荷更均衡，工况波动更小，对V601阀开度进行最大64%、最小55%的上下限位;
3.3、通过对V604阀门的调节及与V601阀门的匹配，控制上升蒸汽量和高纯氧塔阻力，经实践操作调试出V604阀门开度为64%、高纯氧塔工作阻力（PDIA601）为2～2.2Kpa（设计值1～2 Kpa）时，高纯氧塔精馏工况最佳;
3.4、在保证产品纯度的前提下，通过对V603A阀门的调节，控制高纯液氧产量，经实践V603A阀门开度为4.5%（无设计值）时，产量为55～60 Nm3/h（标态），且能够保证产品纯度。
3.5、为避免工况的波动对高纯氧塔工况的影响，导致高纯液氧储罐污染，增加产品取出系统自动调节控制，当膨胀机停车、粗氩Ⅱ塔阻力低于6Kpa及高纯氧塔阻力低于1.5Kpa时，自动关闭V603A阀门，停止向高纯液氧储罐送液，防止污染。
通过以上生产创新后，高纯氧产品产量由设计能力30Nm3/h（标态）提高到55～60 Nm3/h（标态），产品质量的稳定。高纯氧产品分析指标达到并优于国家标准，具体如下：
从我厂高纯氧化验仪器的分析结果也可以直观的看出高纯氧产品的分析指标，见图二。
高纯氧产品的成功提取，填补了我厂空分液体产品的的一项空白，高纯氧的稳定高产，不仅为公司增加了非钢产品利润，而且增加了我厂液体产品外销品种，取得了非常好的社會、经济效益，产品质量优于其它厂商，得到用户的广大好评。
参考文献：
[1] 焦兆文. 优化20000m～3/h空分设备操作提高氩纯度的实践[C]// 第十一届中国钢铁年会论文集——S17.冶金设备与工程技术. 2017.
[2] 曹雨， 罗鉴. 提高30000m^3/h空分设备高纯氧产量的研究和实践[J]. 深冷技术， 2018（4）：51-54.
第一作者简介：刘明明，1985年11月1日出生，男，工程师，本科学历，2009年6月毕业于唐山学院电气工程及其自动化专业，现在河北钢铁集团邯钢气体厂从事空分相关工作。