關(guān)于空分純化系統(tǒng)，從七十年代前的可逆式換熱器流程進(jìn)化到分子篩吸附流程，空分的工藝流程進(jìn)行了更新?lián)Q代的變化。采用分子篩凈化系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了操作，提高了設(shè)備的安全可靠度。當(dāng)然分子篩純化系統(tǒng)還有一系列好處，這里就不贅述了，有興趣的同學(xué)們可以查閱空分史料。分子篩吸附流程的空分計(jì)算，目前我能查閱到的年代最久遠(yuǎn)也是記錄最詳細(xì)的資料就是七十年代末期，杭氧選派技術(shù)人員赴林德公司的實(shí)習(xí)總結(jié)資料。學(xué)習(xí)這份寶貴資料的同時(shí)，我由衷的佩服空分行業(yè)的各位前輩們一絲不茍的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯烤瘛？粗还P一劃手工繪制的工程附圖，猶如當(dāng)年伏案記錄的場(chǎng)景浮現(xiàn)在眼前。

        偏題了，講回分子篩純化系統(tǒng)的順控程序發(fā)展，從林德學(xué)習(xí)資料內(nèi)記錄的8步（每個(gè)吸附器分四個(gè)過(guò)程：排氣、加熱、冷卻、充氣）到如今主流的18步（每個(gè)吸附器分九個(gè)過(guò)程：準(zhǔn)備泄壓、泄壓、準(zhǔn)備加熱、加熱、冷吹、準(zhǔn)備充壓、充壓、準(zhǔn)備切換、切換），幾十年間經(jīng)歷了什么？再插一句題外話，空分設(shè)計(jì)人員在翻閱GB16912（俗稱氧規(guī)）時(shí)，反復(fù)會(huì)提到的一句話就是，這本規(guī)范里每一條都是血淋淋的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，所以必須要帶著崇敬的心態(tài)來(lái)尊重規(guī)范里的所有內(nèi)容。當(dāng)然，對(duì)于分子篩純化系統(tǒng)的順控程序的發(fā)展沒(méi)有這么沉重，但是每一步進(jìn)化和每一處優(yōu)化，無(wú)不飽含著操作中發(fā)生的問(wèn)題和前輩的智慧。我們先從8步的開(kāi)始說(shuō)起吧。

一、8步模式

        分子篩容器的使用分四個(gè)過(guò)程：排氣、加熱、冷卻、充氣。需要嚴(yán)格控制的過(guò)程只有排氣和充氣。因?yàn)檫@兩個(gè)過(guò)程控制不好，能使分子篩粉碎縮短使用壽命。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是需要慢速排氣和充氣。根據(jù)吸附器容器的體積以及壓縮空氣的工作壓力，可以計(jì)算出總進(jìn)氣量和總排氣量。按照《實(shí)習(xí)總結(jié)》中記錄，排氣7分鐘，充氣12分鐘。

二、10步模式

        10步模式中分子篩容器的使用分為五個(gè)過(guò)程：泄壓、加熱、冷吹、充壓、轉(zhuǎn)換。與8步模式相比，多了最后的轉(zhuǎn)換步。多出的這一步轉(zhuǎn)換步里增加了兩個(gè)吸附器同時(shí)工作的階段，也有公司把這一步稱為并行或并聯(lián)。并行一段時(shí)間之后才是切換為另一個(gè)吸附器。為什么多出了并行這一步？分子篩在使用前的充壓過(guò)程中隨著壓力升高，分子篩的吸附容量增大，更多的氮?dú)夂脱鯕獗环肿雍Y所吸附，吸附熱使得床層溫度升高。當(dāng)吸附器轉(zhuǎn)為使用時(shí)，空氣將分子篩床層的熱量帶出來(lái)，從而引起出口溫度的升高。為減緩這種溫度升高現(xiàn)象給精餾系統(tǒng)的操作造成的周期性影響，減緩吸附熱給板式換熱器帶來(lái)的熱負(fù)荷波動(dòng)，所以增加了這一步，并且可以用適當(dāng)增加“并行”時(shí)間來(lái)平緩這一波動(dòng)。

三、18步模式

        18步模式中，每個(gè)吸附器的使用分為九個(gè)過(guò)程：準(zhǔn)備泄壓、泄壓、準(zhǔn)備加熱、加熱、冷吹、準(zhǔn)備充壓、充壓、準(zhǔn)備切換、切換。與10步模式相比，對(duì)于泄壓、加熱、充壓、切換這四個(gè)主要步驟分別增加了準(zhǔn)備步。每個(gè)準(zhǔn)備步內(nèi)主要的任務(wù)就是相關(guān)閥門的動(dòng)作，將準(zhǔn)備步分開(kāi)可以使順控程序更清晰，也就是將任務(wù)拆分得更細(xì)致。例如準(zhǔn)備加熱步內(nèi)是將污氮流路相關(guān)閥門都打開(kāi)，到了加熱步直接打開(kāi)電加熱器。哪一步出了故障就暫停在哪一步，對(duì)于運(yùn)維人員來(lái)說(shuō)能更加快速的找到故障點(diǎn)。以下是18步的詳細(xì)分解：

四、純化系統(tǒng)順控過(guò)程中給空分運(yùn)行帶來(lái)的擾動(dòng)

1，純化器充壓過(guò)程的擾動(dòng)

        在純化器轉(zhuǎn)升壓過(guò)程中，升壓閥突然打開(kāi)時(shí)，空氣出空冷塔的壓力同步下降。雖然空壓站補(bǔ)充氣調(diào)節(jié)閥接收到壓力下降的信號(hào)，開(kāi)始增加開(kāi)度，但信號(hào)檢測(cè)反饋調(diào)節(jié)有一定的滯后性，所以升壓初期進(jìn)主換熱器的空氣壓力和流量均略有減少。

        隨著升壓閥增開(kāi)，純化器的升壓速度加快，壓空補(bǔ)充氣的閥門同步增開(kāi)。進(jìn)入空冷塔的空氣量增加，空冷塔阻力增加，導(dǎo)致空氣進(jìn)純化器、主換熱器和下塔壓力、空氣進(jìn)主換熱器的流量同步減少。在升壓接近尾聲，升壓速度降低，壓空補(bǔ)充氣閥門逐步關(guān)小，進(jìn)空冷塔空氣流量、空冷塔阻力逐步降低。此時(shí)空氣進(jìn)純化器、主換熱器和下塔壓力同步上升，空氣進(jìn)主換熱器的流量逐步增加。

    進(jìn)入準(zhǔn)備階段，2臺(tái)純化器并聯(lián)運(yùn)行，此時(shí)壓空補(bǔ)充氣調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定在一定開(kāi)度。但由于2 臺(tái)純化器均分進(jìn)主換熱器空氣量，純化器段的阻力值達(dá)到最低。此時(shí)下塔的壓力值逐步升至最大值，進(jìn)主換熱器空氣量達(dá)到最大值。切換后，單臺(tái)純化器運(yùn)行，壓空補(bǔ)充氣開(kāi)度逐步關(guān)小，空冷塔、下塔壓力逐步回歸正常。

        在純化器升壓時(shí)，冷端和熱端膨脹機(jī)的進(jìn)出口溫度變化并不明顯。由于純化器分壓作用，膨脹機(jī)的膨脹端機(jī)前壓力、機(jī)后壓力以及膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速均略有下降，此時(shí)膨脹機(jī)制冷量隨之下降。在純化器升壓完成至2 臺(tái)純化器并聯(lián)運(yùn)行期間，壓空大量進(jìn)入主換熱器，膨脹機(jī)的機(jī)前、機(jī)后壓力、轉(zhuǎn)速均處在最大值，此時(shí)膨脹機(jī)制冷量上升。同時(shí)，膨脹機(jī)的軸振動(dòng)、位移隨著轉(zhuǎn)速的變化發(fā)生較大的波動(dòng)。

        經(jīng)過(guò)以上分析，純化器在切換時(shí)，進(jìn)下塔的空氣流量、下塔壓力、上塔壓力變化趨勢(shì)是先降低至穩(wěn)態(tài)后緩慢上升至峰值，然后再緩慢下降至正常狀態(tài)。膨脹機(jī)的制冷量與下塔壓力變化趨勢(shì)相同，同時(shí)膨脹機(jī)振動(dòng)和位移大幅波動(dòng)。

2，切換后溫度升高的擾動(dòng)

        空氣在經(jīng)過(guò)純化器后，溫度會(huì)有所升高，這是因?yàn)榭諝庵械乃趾投趸急环肿雍Y吸附，而吸附過(guò)程是一種放熱過(guò)程。吸附放熱使出口空氣溫度比進(jìn)口溫度高4~6 ℃。空分純化器在切換后10～15min，空氣出純化器溫度能達(dá)到峰值38℃，最大溫升約22 ℃。約70～80min 后，溫升差值會(huì)穩(wěn)定在3.5～5.0 ℃。