氣站充裝高純氬氣及高純氮氣純化工藝實施難點及解決措施

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高純氮氣氬氣產(chǎn)品概述

高純氮氣氬氣產(chǎn)品主要指純度在99.999%或以上，氧氣含量小于0.001%的氬氣產(chǎn)品。常用的高純氮氣氬氣產(chǎn)品純度控制方法主要為常溫吸附法、低溫精餾法或者高溫吸附法等。其中常溫吸附法或者高溫吸附法主要是依據(jù)常溫或高溫吸附分離機(jī)理，將低溫液體儲槽內(nèi)液氮、液氬作為原料氣。經(jīng)過非蒸散性金屬、分子篩吸附劑、非金屬吸氣劑，進(jìn)行氣體雜質(zhì)分離的一種方法；而低溫精餾法主要依據(jù)低溫制冷精餾機(jī)理，依托現(xiàn)有空氣分離裝置，在精餾塔內(nèi)實現(xiàn)分離的一種方法

        2.

高純氮氣氬氣產(chǎn)品純度控制工藝流程分析

        2.1

總體純化工藝流程設(shè)計

根據(jù)高純氮氣氬氣產(chǎn)品實際生產(chǎn)情況，由于空氣分離設(shè)備在生產(chǎn)高純氮氣氬氣產(chǎn)品時需要經(jīng)過較長時間的運行狀態(tài)，無法適用于間斷生產(chǎn)模式。再加上空氣分離設(shè)備在長時間運行中會存在部分氧、水雜質(zhì)，無法保證高純氮氣氬氣產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與國家標(biāo)準(zhǔn)相符。因此，可以選擇常溫吸附法作為高純氮氣氬氣提純工藝。基于常溫吸附提純的高純氮氣氬氣產(chǎn)品總體純化工藝流程主要為：首先利用低溫液體儲槽內(nèi)液氮、液氬，經(jīng)過非金屬吸氣劑、非蒸散性金屬、分子篩吸附劑，吸

附液氮、液氬中多余雜質(zhì)；其次，利用裝置配置的真空泵，對裝沖匯流排、氣瓶、充裝軟管進(jìn)行抽真空處理。并利用配套氣瓶干燥裝置，完全清除氣瓶內(nèi)多余水分；最后，利用隔膜式壓縮機(jī)，將高純氮氣氬氣產(chǎn)品壓縮充瓶。

        2.2

關(guān)鍵單元純化工藝流程確定

在基于常溫吸附式提純工藝的高純氮氣氬氣產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，清除液氮、液氬中雜質(zhì)氣體組分是非常重要的一個模塊。該模塊所用純化設(shè)備主要包括電加熱器、吸附塔、凈化塔三個模塊。其在實際運行過程中，主要通過吸附塔內(nèi)分子篩吸附劑，吸附液氮、液氬中多余雜質(zhì)，如乙炔、水分子、二氧化碳等。同時利用電加熱器，加熱凈化塔內(nèi)非蒸散性金屬、非金屬吸氣劑，吸附液氮、液氬中雜質(zhì)氣體組分。如碳?xì)浠衔?、甲烷、氧、氫氣等?/span>

        3.

高純氮氣氬氣產(chǎn)品純度控制工藝實施難點及解決措施

        3.1

原料氣系統(tǒng)管道及流量控制難度大

一方面，在液氮、液氬原料氣系統(tǒng)運行過程中，雖然輸入低溫液氮、液氬儲槽中原料純度合格，但是在高純氮氣氬氣產(chǎn)品純化設(shè)備初次運行及間斷運行期間，由于液氮、液氬管道內(nèi)極易出現(xiàn)空氣滯留，存在較大的高純氮氣氬氣產(chǎn)品純度下降風(fēng)險。基于此，為保證液氮、液氬原料純度，可對液氮、液氬純化裝置輸送管道進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。即在手動進(jìn)氣閥前方增設(shè)一吹出閥門，在液氮、液氬原料流經(jīng)輸送管道前吹除多余雜質(zhì)。如在高純氮氣氬氣產(chǎn)品純化裝置間斷運行階段，可

以全部開啟提純裝置手動進(jìn)氣閥及原料輸氣管。并關(guān)閉吹除閥，促使液氮、液氬原料輸送管內(nèi)原料進(jìn)氣壓力超出0.35MPa。避免空氣雜質(zhì)氣體滲入對高純氮氣氬氣產(chǎn)品純度的不利影響。

另一方面，在高純氮氣氬氣產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，由于缺乏完整的入口原料氣體流量計、出口產(chǎn)品氣體流量計及進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥，導(dǎo)致閥門始終位于全部開啟狀態(tài)。這種情況下，極易初始高純氮氣氬氣產(chǎn)品純化設(shè)備參與純化液氮、液氬原料超出設(shè)計流量，增加純化設(shè)備負(fù)擔(dān)，降低純化效果?；诖耍瑸楸苊庖旱簹逶陷?/span>送管道進(jìn)氣閥門開度調(diào)節(jié)不當(dāng)導(dǎo)致的純度下降問題，可以高純氮氣氬氣產(chǎn)品純化裝置在線氧分析儀數(shù)據(jù)變化幅度為依據(jù)，在液氮液氬原料輸入管道增設(shè)調(diào)節(jié)閥。若該閥門位于全部開啟狀態(tài)，則可降低高純氮氣氬氣產(chǎn)品純化裝置手動進(jìn)氣閥閥門開度。以保證高純氮氣氬氣產(chǎn)品純化裝置內(nèi)物質(zhì)氧含量分析值在0.65*10-6

針對上述問題，可以高純氮氣氬氣產(chǎn)品純化裝置在線氧分析儀中顯示的數(shù)值為依據(jù)。以低溫液氬液氮儲槽壓力為要點，將高純氮氣氬氣產(chǎn)品純化裝置運行壓力重新調(diào)整至0.38MPa。同時在控制高純氮氣氬氣產(chǎn)品純度一定的情況下，將高純氮氣氬氣產(chǎn)品隔膜壓縮機(jī)入口氣體過濾器、管道進(jìn)行重新拆卸清理，促使隔膜壓縮機(jī)出口壓力上升至15.0MPa（設(shè)計壓力），增加雜質(zhì)吸附時間，提高高純氮氣氬氣產(chǎn)品純度。

        4.總結(jié)

綜上所述，基于高純氮氣氬氣產(chǎn)品在氣體生產(chǎn)市場中的突出優(yōu)勢，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)以合格的高純氮氣氬氣產(chǎn)品生產(chǎn)為目標(biāo)，加強(qiáng)對高純氮氣氬氣產(chǎn)品生產(chǎn)過程的控制。從隔膜壓縮機(jī)及低溫液氮液氬儲槽操作控制、工作壓力調(diào)整、吸附塔再生溫度及時間精確控制、原料氣系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)等方面，對高純氮氣氬氣產(chǎn)品生產(chǎn)純度進(jìn)行全方位控制，為高純氮氣氬氣產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售開辟更大、更新的市場。