新航智产品在空分控制系统的解决方案

众所周知，空分装置的稳定，是提高氧提取率和氩提取率的保证。通常在分子筛纯化器的切换过程中，压力和流量波动较大，造成空分主塔工况的不稳定，从而直接影响氧和氩的提取。所以我们设计以下针对制氧机分子筛纯化系统的措施：

图a 钢铁股份有限公司制氧分厂
1.1 控制算法
1.1.1 采用模块化思路。在分子筛逻辑设计上采用模块化思路，以面向对象的思路抽象出逻辑步序的共同特征，建立标准顺控逻辑，以保证逻辑设计上的可靠性。在分子筛运行过程中，包括吸附、切换、降压、解吸、充压，每一个逻辑步序，操作人员都可以暂停、继续；也可以手动直接跳过该步序；或延长或缩短任意步序的等待时间。同时，运行人员可以在操作画面上监视每一步序的运行过程，这样使分子筛纯化系统的调节更灵活更精确。
1.1.2 采用变参数控制。在分子筛处于不同阶段，需要调节的污氮气流量和排空压力工况差别较大，采用了变参数控制，有效的降低了不同阶段下压力流量的波动现象。
1.1.3 采用超驰控制。一般空分系统同时分离生产氩气，所以要求分子筛切换过程中平稳，压力扰动少，以保证分馏塔中氩气的纯度。而一般控制情况，在分子筛切换过程中，压力扰动比较大。在两个净化器的周期性切换过程中，会引起污氮压力的剧烈波动，影响氩气纯度。为此，采用对污氮放空阀的超驰控制，即大约在切换开始前20 秒左右提前打开污氮放空阀，保证切换时压力不会发生剧烈波动，减少了切换过程中对系统的干扰。
1.1.4 采用变速率开阀。一般控制中，切换阀都采用定速率逐渐将切换阀门打开，由于容器的容量效应，升压开始速度比较慢，中间上升速率过快，而终了上升速率又过慢。中间上升速率过快时，对氩分馏塔的压力波动影响比较明显，采动变速率开阀，可以有效降低塔内的压力波动，稳定氩气的生产。同时，节省了切换时间。控制效果曲线图如图b 所示


图b 控制效果曲线图

1.2 控制方案
空分技术中使用最多的就是深度冷冻技术，深冷技术的控制系统主要由如下子系统组成：空压机系统；预冷系统；分子筛（纯化）系统；膨胀机系统；氧氮分馏系统；冷箱换热系统；氩系统；液储系统；循环机系统。
主要工艺系统的控制组态如下：


图c 主塔系统


图d 空气压缩机系统


图e 空气预冷系统


图f 空气纯化系统


图g 氩塔系统