KDONAr-30000空分設(shè)備流程組織概述

KDONAr-30000空分設(shè)備流程組織概述KDONAr-30000/16160/930型空分設(shè)備的流程組織。一、主要技術(shù)數(shù)據(jù)1、加工空氣進(jìn)裝置原料空氣流量 163500Nm3/h進(jìn)分餾塔流量 156500Nm3/h進(jìn)分餾塔空氣壓力及溫度：低壓：~0.50MPa(G)，22℃中壓：~3.80MPa(G)，40℃高壓：~7.0MPa(G)，40℃2、產(chǎn)品指標(biāo)產(chǎn)品名稱純度（%）產(chǎn)量（Nm3/h）出冷箱壓力MPa(G)備注氧氣（GO2）≥99.6300006.5內(nèi)壓縮液氧（LO2）≥99.62000.2氮?dú)猓℅N2）≤10PPmO2161600.5液氮（LN2）≤10PPmO22000.45液氬（LAr）O2≤2PPmN2≤3PPm9300.3儀表空氣露點(diǎn)-65℃2000≥0.5裝置空氣露點(diǎn)-65℃2000≥0.5注:m3/h指0℃，101.325Kpa狀態(tài)下的體積流量(以下同);3、空分設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期（兩次大加溫間隔時間）:2年4、裝置加溫解凍時間:～24小時5、裝置起動時間(從膨脹機(jī)啟動到氧氣純度達(dá)到指標(biāo))：～36小時6、裝置操作彈性：70～110％（不包括壓縮機(jī)組及膨脹機(jī)）二、基本原理干燥空氣的主要成份如下:名稱化學(xué)代號體積百分比重量百分比氧O220.9523.1氮N278.0875.5氬Ar0.9321.29空氣中其它組成成份，如氫、二氧化碳、碳?xì)浠衔锏暮吭谝欢ǚ秶鷥?nèi)變化，而水蒸汽含量則隨著溫度和濕度而變化?？諝庵械闹饕煞莸奈锢硖匦匀缦?名稱化學(xué)符號標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的液化溫度(℃)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的固化溫度(℃)臨界溫度(℃)臨界壓力MPa(A)氧O2-183-218.4-1195.079氮N2-195.8-209.86-1473.394氬Ar-185.7-189.2-1224.862空氣的精餾就是利用空氣的各種組份具有不同的揮發(fā)性,即在同一溫度下各組份的蒸汽壓不同，將液態(tài)空氣進(jìn)行多次的部份蒸發(fā)與部份冷凝，從而達(dá)到分離各組份的目的。當(dāng)處于冷凝溫度的氧、氮混合氣穿過比它溫度低的氧、氮混合液體時，氣相與液相之間就發(fā)生熱、質(zhì)交換，氣體中的部份冷凝成液體并放出冷凝潛熱，液體則因吸收熱量而部份蒸發(fā)。因沸點(diǎn)的差異，氧、氬的蒸發(fā)順序?yàn)椋旱?gt;氬>氧，冷凝順序?yàn)椋貉?gt;氬>氮。在本系統(tǒng)中，該過程是在塔板上進(jìn)行的，當(dāng)氣體自下而上地在逐塊塔板上通過時，低沸點(diǎn)組份的濃度不斷增加，只要塔板足夠多，在塔的頂部即可獲得高純度的低沸點(diǎn)組份。同理，當(dāng)液體自上而下地在逐塊塔板上通過時，高沸點(diǎn)組份的濃度不斷增加，通過了一定數(shù)量的塔板后，在塔的底部就可獲得高純度的高沸點(diǎn)組份。由于氧、氬、氮沸點(diǎn)的差別，在上塔的中部一定存在著氬的富集區(qū)，制取粗氬所需的氬餾份就是從氬富集區(qū)抽取的。三、工藝流程簡介本套裝置的成套工藝流程詳見附圖(CF270.00000LC共10頁)。1、空氣過濾器及空氣壓縮系統(tǒng)該系統(tǒng)由一臺自潔式空氣過濾器及一臺透平空氣壓縮機(jī)組成。含塵空氣入空氣過濾器，過濾掉其中機(jī)械顆粒、粉塵等。經(jīng)過濾的空氣再入空氣壓縮系統(tǒng)，被空氣壓縮系統(tǒng)壓縮到0.52MPa.G后進(jìn)入空氣預(yù)冷系統(tǒng)。2、空氣預(yù)冷系統(tǒng)本系統(tǒng)主要由空冷塔、水冷塔及四臺水泵組成?？諝饫鋮s塔為裝有兩層塔料的填料塔，空氣由空氣壓縮機(jī)送入空氣冷卻塔底部，由下往上穿過填料層，被從上往下的水冷卻，并同時洗滌部分NOx，SO2，C1+等有害雜質(zhì)，最后穿越頂部的絲網(wǎng)分離器，進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng)，出空冷塔空氣的溫度約為15℃。進(jìn)入空冷塔的水分為兩段。下段為由用戶涼水塔來的冷卻水，經(jīng)循環(huán)水泵加壓入空冷塔中部自上而下出空冷塔回涼水塔。上段冷凍水來自經(jīng)水冷卻塔與由分餾塔來的多余的污氮?dú)鉄豳|(zhì)交換冷卻得到，由冷凍水泵加壓后，送入空氣冷卻塔頂部，與中部的冷卻水一起回涼水塔。3、空氣純化系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由兩臺吸附器、一臺蒸汽加熱器及一臺電加熱器組成。分子篩吸附器為臥式雙層床結(jié)構(gòu)，下層為活性氧化鋁，上層為分子篩，兩只吸附器切換工作。由空氣冷卻塔來的空氣，經(jīng)吸附器除去其中的水份、CO2及其它一些CnHm后，除一部分進(jìn)入增壓壓縮機(jī)增壓及用作儀表空氣、裝置空氣之外，其余均全部進(jìn)入分餾塔。當(dāng)一臺吸附器工作時，另一臺吸附器則進(jìn)行再生、冷吹備用。由分餾塔來的污氮?dú)?，?jīng)蒸汽加熱器加熱至170℃后，入吸附器加熱再生，脫附掉其中的水份及CO2，再生結(jié)束由分餾塔來的污氮?dú)獯道洌缓笈湃氪髿狻８邷卦偕鷷r，再生氣經(jīng)蒸汽加熱器及電加熱器加熱至260℃后，入吸附器加熱再生。經(jīng)吸附器純化后的空氣水含量在－70℃露點(diǎn)以下，CO2≤1PPm。4、增壓壓縮機(jī)系統(tǒng)由分子篩吸附器來的潔凈空氣進(jìn)入增壓壓縮機(jī)增壓使空氣的壓力得以提高，增壓空氣分為兩股，一股（流量31500Nm3/h，壓力2.6MPa.G）從增壓壓縮機(jī)中部抽出，經(jīng)冷卻后進(jìn)入由膨脹機(jī)驅(qū)動的增壓機(jī)；另一股（流量47000Nm3/h，壓力7.0MPa.G）從增壓壓縮機(jī)末級引出，經(jīng)冷卻后進(jìn)入主換熱器。5、增壓膨脹機(jī)系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由兩臺增壓透平膨脹機(jī)，兩臺增壓機(jī)后冷卻器，兩臺供油裝置組成。從增壓壓縮機(jī)中抽并經(jīng)冷卻后的加壓空氣，進(jìn)入由膨脹機(jī)驅(qū)動的增壓機(jī)，消耗掉由膨脹機(jī)輸出的能量，使空氣的壓力得以進(jìn)一步提高，增壓后的空氣進(jìn)入增壓機(jī)后冷卻器，冷卻到所需溫度后進(jìn)入主換熱器，被返流的液氧、氮?dú)饧拔鄣鋮s到一定溫度后進(jìn)入透平膨脹機(jī)膨脹，膨脹空氣進(jìn)入下塔參與精餾。6、氧、氮精餾該系統(tǒng)主要由下塔、主冷凝蒸發(fā)器、上塔、過冷器及液氧泵組成。由純化系統(tǒng)來的進(jìn)入低壓主換熱器冷卻到接近露點(diǎn)的空氣分為兩路，一路進(jìn)入氮增壓器被液化后送如下塔、另一路匯同膨脹空氣以及來自增壓壓縮機(jī)末級冷卻器的高壓空氣經(jīng)高壓主換熱器液化后的液空進(jìn)入下塔，經(jīng)下塔的精餾，在頂部獲得氮?dú)猓徊糠肿鳛闊嵩吹郊儦逅?，其余?jīng)冷凝蒸發(fā)器冷凝，冷凝的液體一部分做為下塔的回流液，一部分送進(jìn)氮增壓器被空氣汽化后再經(jīng)高壓主換熱復(fù)熱作為產(chǎn)品，其余部分經(jīng)過冷器過冷后，一部分作為液氮產(chǎn)品引出冷箱，一小部分作為純氬冷凝器冷源，另一部分節(jié)流后作為上塔回流液送至上塔頂部，在下塔下部得到污液氮，經(jīng)過冷器過冷后，節(jié)流至上塔上部參與精餾，在下塔底部得到富氧液空，經(jīng)過冷器過冷后，一部分作為粗氬塔冷源，另一部分節(jié)流至上塔中部參與精餾。經(jīng)上塔精餾，在頂部得到污氮?dú)?，污氮?dú)饨?jīng)過冷器復(fù)熱后分為兩路、一路經(jīng)高壓主熱交換器水冷塔制冷，另一路經(jīng)低壓主換熱器復(fù)熱后除一部分用作純化系統(tǒng)再生用氣外，其余均入水冷塔制冷。液氧從主冷凝蒸發(fā)器底部抽出，一部分作為液氧產(chǎn)品引出冷箱，其余經(jīng)液氧泵加壓進(jìn)入高壓主換熱器復(fù)熱后再送用戶使用。為方便調(diào)氬，還設(shè)置了氣氧的旁通閥（至污氮?dú)猓?、氬的精餾該系統(tǒng)主要由粗氬塔I、粗氬塔II、粗氬冷凝器，純氬塔及其冷凝、蒸發(fā)器，工藝液氬泵等組成。由上塔中部抽出的氬餾份氣，進(jìn)入粗氬塔I進(jìn)行精餾，使氧的含量降低。粗氬塔I的回流液是由粗氬塔II底部引出經(jīng)工藝液氬泵輸送來的液態(tài)粗氬，粗氬塔I底部的液體再返回上塔參與精餾。由粗氬塔I頂部引出的氣體進(jìn)入粗氬塔II底部并在其中進(jìn)行更進(jìn)一步的氬、氧分離。結(jié)果在其頂部得到O2≤2PPm的粗氬氣。粗氬氣經(jīng)粗氬冷凝器冷凝成液體后作為回流液返回粗氬塔II。粗氬冷凝器的冷源是過冷器后引出的液空，液空與粗氬氣換熱（蒸發(fā)）后返回上塔適當(dāng)部位參與上塔精餾。從粗氬冷凝器板式單元引出適量的含O2≤2PPm的粗氬氣進(jìn)入純氬塔中部，經(jīng)純氬