0 引 言

首钢京唐联合有限责任公司(以下简称公司)为2台75 000 m3/h空分设备配套的稀有装置是由林德公司引进的设备，可生产氖氦混合气、氪氙混合气产品。本文介绍了稀有装置中的氪氙提取系统调试过程中出现的部分问题，以及针对这些问题采取解决措施。

1 氪氙提取系统流程

氪氙提取系统的工艺流程图，如图1所示。

由一级氪氙富集塔(T5111)对氪氙原料液进行第一次富集，回流液为流入一级氪氙富集塔(T5111)上部的上塔底部的氪氙原料液，进塔空气与一氪塔底部全浸换热器(E5117)进行换热成为一氪塔上升蒸气，从一级富集塔(T5111)底部产出的一次富集氪氙液贮存于粗氪氙液体产品贮罐(D5231)中。

贮罐(D5231)中富集的粗氪氙液体，经过粗氪氙液体泵(P5266A/B)加压后，送入空浴式气化器(E5216)进行气化，气化后的气体经过换热器(E5316)冷热交换、加热器(E5317)预加热，最后送入反应炉(F5341)进行除甲烷工作。除去甲烷后的氪氙混合气再经过水冷却器、气水分离器冷却、分子筛吸附等工序后，得到了干燥纯净的粗氪氙原料气体。粗氪氙原料气体经过板式换热器(E5516)预冷后，送入二级富集塔(T5511)进行精馏分离，最终得到纯度较高的氪氙液体产品[1]。

图1 氪氙提取系统工艺流程图 Fig.1 Flow chart of krypton xenon extraction system

2 调试期间出现的问题及改进措施

2.1 贫氪氙液氧中甲烷清除不彻底

氪氙提取系统分子筛纯化系统流程图，如图2所示。

在调试阶段，精馏工况难以建立，主要是因为氪氙除氧塔底电加热器的功率变化对浓缩效果影响巨大，造成了精馏工况极度不稳定，积液时间长。氪氙除氧塔底电加热器控制不当，会造成液氧蒸发不完全，精馏工况不稳定问题，影响氪氙气体产品的产出量和产品质量。

2.2.2 氪氙除氧塔电加热器控制改进

图2 氪氙提取系统分子筛纯化系统流程图 Fig.2 Schematic diagram of krypton xenon extraction system molecular sieve purification system process

2.2 氪氙除氧塔精馏工况不稳定

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氪氙除氧塔的工艺流程图，如图3所示。

式中，P为电加热器输出功率，P1为功率基值，以限定电加热器功率变化的基础；K为调节系数，以限定电加热器功率变化的步长；P0为自动调节功率。

在系统调试过程中，发现分子筛吸附器在再生过程中，当两台分子筛吸附器均压时，得到信号后，电磁均压阀YS5325将立即打开，这就造成正在使用的分子筛吸附器压力升高，贫氪氙液氧泵负载加大，最终导致气体流量增加，经过除甲烷反应炉的气流迅速通过电加热器，使除甲烷工序无法完全去除氪氙原料气中的甲烷。

图3 氪氙除氧塔工艺流程图 Fig.3 Schematic diagram of krypton xenon tower process

针对此问题研究后的改善措施：在分子筛吸附器的均压阀YS5325的位置增添一个阀门定位器，按照分子筛吸附器前后压力压差的大小变化设定阀门的开度，压差增大，阀门开度即减小。由此，在65 min的均压过程中，均压阀开度分5段，即5 min时开度为5%，10 min时开度为15%，20 min时开度为35%，30 min时开度为65%，在之后的10 min内开度增加到100%。通过此方法控制分子筛吸附器的均压阀开度大小，使粗氪氙氧气中甲烷气体的含量可控制在设计范围内。

功率基值P1及调节系数K均为手动设置，可视不同工况进行更改。功率基值P1限定了电加热器功率变化的基础，即当进行温控调节时，电加热器的输出功率均以P1的数值为基准。调节系数K限定了电加热器功率变化的步长，即每次温控调节的步幅为X%·K。自动调节功率P0为PID调节器的调节输出。自动调节功率P0为调功信号的输出，对精馏塔中TIC5540温度进行PID调节，而(0.5-P0)则将电加热器功率的变化范围限定在了功率基值P1±0.5 K的范围内。

P=P1+K(0.5-P0)

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2.2.1 氪氙除氧塔精馏工况不稳定原因

氪氙除氧塔电加热器的控制分为手动干预和自动调节两部分，控制公式如下：

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调节初期，精馏塔塔组所有温度测点均为-165℃，此时以手动调节P的方式迅速蒸发精馏塔底部的液氧，当精馏塔塔组中下部温度渐渐升高至-133℃左右时逐步减小P的输出，此时温度上升趋势减慢，不断调节功率输出，使温度趋于稳定，当温度在-132～-135℃徘徊记录此时的电加热器功率P值，作为功率基值P1的参数。此时将电加热器的功率控制改为自动调节，对精馏塔塔组控制点温度进行温度控制，同时根据功率及温度值的变化，修改调节系数K，使温度进一步稳定。此时，P1和K的值即为运行的最佳设定参数，并可保持长期稳定的运行。

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3 结束语

本文通过对除甲烷净化系统的部分技术改进，有效的提高了产品流程去除甲烷的效率，大大稳定了分子筛吸附器在均压切换工作期间的气体流动量，保证进氪氙混合气除甲烷塔原料气流量的流动稳定性。通过对氪氙除氧塔控制方式改进，有效缩短了氪氙除氧塔的底部粗制氪氙浓缩液的积累时间，提高了氪氙气体产品的产出量和产品质量。

公路工程管理是一项综合性较强且复杂的工作，涉及多方面的专业知识与技能。对相关管理人员提出了更高的要求，不仅要对施工质量、成本、进度进行严格的控制，还要重视施工安全管理。但是，一些公路工程管理人员忽视了施工过程中的安全管理，导致施工现场缺少安全设施，施工人员的安全保护措施发放不全，对员工的反馈或意见不能及时回复，很容易导致工程质量问题无法得到及时的处理，造成工程安全隐患，对施工人员的人身安全造成威胁，给施工企业带来严重的负面影响与经济损失[2]。

参考文献：

[1] 韩正祥，赵刘强，吴冰，凌晨.氪氙富集塔冷凝器液位波 动原因分析与改进[J].低温与特气，2017,35(2):28-30.

[2] 凌晨，葛志军.氪氙精制流程中分子筛故障的分析与处理[J].低温与特气，2015,33(4):49-52.