空分工藝流程簡(jiǎn)介

關(guān)于空分工藝流程簡(jiǎn)介第1頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三2內(nèi)容空分基礎(chǔ)知識(shí)空氣的組成及各組分性質(zhì)空氣分離的基本原理空分主要設(shè)備及工藝流程介紹空氣過(guò)濾器空氣壓縮機(jī)預(yù)冷系統(tǒng)純化系統(tǒng)空氣增壓機(jī)膨脹機(jī)冷箱產(chǎn)品壓縮系統(tǒng)液體后備系統(tǒng)空分裝置產(chǎn)能數(shù)據(jù)第2頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三空氣的組成空氣的主要成分以及在常壓下的液化溫度

組分含量液化溫度K液化溫度C

氮?dú)?8.08%77.4-195.8氧氣20.95%90.2-183.0氬氣0.934%87.3-185.9

氖氣18.21PPM27.1-246.1氦氣5.239PPM4.2-268.9氪氣1.14PPM119.8-153.3氙氣0.087PPM165.0-108.1氫氣~0.5PPM20.4-252.8第3頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三氧、氮、氬的主要性質(zhì)氧氧氣是一種化學(xué)活潑性氣體，不可燃，但強(qiáng)烈助燃，無(wú)色，無(wú)味，無(wú)毒，不導(dǎo)電，不導(dǎo)熱(良好的絕熱體)，微溶于水，可以和除惰性氣體以外的極大多數(shù)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。液氧為淡藍(lán)色，略重于水的液體(1.142*1000kg/m3)。氧氣具有順磁性的特性。氧氣廣泛第用于煉鋼、煉鐵、有色金屬冶煉、煤氣化，金屬切割、污水處理，造紙廠紙漿處理、醫(yī)療等各個(gè)行業(yè)。液氧可經(jīng)濟(jì)方便地用于氧的儲(chǔ)存及運(yùn)輸。第4頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三氧、氮、氬的主要性質(zhì)氮氮?dú)馐且环N化學(xué)不活潑氣體，不可燃，不助燃，無(wú)色，無(wú)味，無(wú)毒，不導(dǎo)電，不導(dǎo)熱(良好的絕熱體)，微溶于水。液氮是一種無(wú)色液體，略輕于水（0.81*1000kg/m3）。在一個(gè)大氣壓下，液化溫度為-195.8OC。氮?dú)饪捎糜诨市袠I(yè)，制造氮肥；用于化工和玻璃行業(yè)作保護(hù)氣體；油田注氮(代替CO2,氣驅(qū));用于食品行業(yè)作食品保鮮。液氮用于深度冷凍，用于經(jīng)濟(jì)方便地儲(chǔ)存及長(zhǎng)途輸送氮?dú)?。?頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三氧、氮、氬的主要性質(zhì)氬氬氣是一種稀有氣體、惰性氣體、單原子氣體，自然界中還未發(fā)現(xiàn)氬的化合物。液氬的性質(zhì)類(lèi)似于液氮，但比水略重(1.39*1000kg/m3)。氬氣是一種很好的保護(hù)氣體，廣泛用于作鈦金屬冶煉的保護(hù)氣，合金鋼冶煉的保護(hù)氣，焊接保護(hù)氣、制造硅晶片的保護(hù)氣以及燈泡充氣等。液氬可經(jīng)濟(jì)方便地用于氬的儲(chǔ)存及運(yùn)輸。氬的經(jīng)濟(jì)價(jià)值大大高于氧氮?dú)?。?頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三空氣中主要雜質(zhì)空氣中主要雜質(zhì)含量組分

含量

液化溫度K液化溫度C

H2O0.1%~2.8%273.15

0CO2350PPM

196.6

-78.6 CH41~3PPM

111.7

-161.5 NO0.5PPM CO0.06~1PPM O30.01~0.1PPM C2H60.01~0.1PPM C2H40~2PPM

C2H20~1PPM C3H80~0.1PPM C4H100~0.2PPM C5H120~0.008PPM第7頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三空氣中雜質(zhì)的性質(zhì)對(duì)空分設(shè)備影響最大的雜質(zhì)，除了灰塵外主要是水分、二氧化碳以及碳?xì)浠衔铩Ｔ诔合拢?dāng)溫度低于0℃時(shí)，水分將凝結(jié)成固體狀態(tài)(冰)，當(dāng)溫度低于零下78.6℃時(shí)，二氧化碳將凝結(jié)成固體狀態(tài)(干冰)，而冷箱內(nèi)的空分設(shè)備一般均工作在零下170℃以下。碳?xì)浠衔铮貏e是乙炔極易與液氧發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，引起爆炸。因此，清除空氣中的雜質(zhì)十分必要。第8頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三空氣的主要組成部分是氧(

O2)，氮(N2)以及氬(AR)。空氣中的主要雜質(zhì)是水分(H2O),二氧化碳(CO2)以及碳?xì)浠衔?CnHm)。空氣的分離，就是除去空氣中的有害雜質(zhì)，并把混合氣體分離成氧、氮、氬等“純”氣體。空氣分離的基本原理是由于空氣中氧、氮、氬組分的泡點(diǎn)(露點(diǎn),沸點(diǎn))溫度不同，從而得以互相分離。

N2：-195.8℃Ar:-185.9℃O2:-183.0℃空氣分離的基本原理精餾過(guò)程：在蒸餾的塔板上，將溫度較高的飽和蒸汽與溫度較低的飽和液體進(jìn)行充分接觸，則飽和蒸汽將放出熱量給飽和液體，飽和蒸汽放出熱量將部分冷凝，飽和液體將吸收熱量而部分蒸發(fā)。飽和蒸汽在部分冷凝時(shí)，由于氧是高沸點(diǎn)組分，因而較多地冷凝，并進(jìn)入液相中，所以蒸汽中的低沸點(diǎn)組分氮的濃度有所提高，液體在部分蒸發(fā)過(guò)程中，由于氮是低沸點(diǎn)組分，因而較多地蒸發(fā)并進(jìn)入氣相，使液體中高沸點(diǎn)組分氧的濃度有所提高。第9頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三空氣分離簡(jiǎn)圖第10頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三空壓機(jī)C01

增壓機(jī)C05液氧儲(chǔ)槽V40液氬儲(chǔ)槽V30冷箱板式換熱器E01膨脹機(jī)ET01/ET02預(yù)冷系統(tǒng)分子篩R01/R02液氧備份泵流程液體泵氮壓機(jī)1/2/3號(hào)高壓和一臺(tái)中壓氧壓機(jī)1/2/3號(hào)液氮儲(chǔ)槽V503#/4#空分產(chǎn)品壓縮機(jī)

后備系統(tǒng)

液氬備份泵液氮備份泵空分主要設(shè)備（湛鋼制氧）第11頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三3#、4#空分裝置流程示意圖如下：大氣膨脹機(jī)增壓機(jī)分子篩預(yù)冷系統(tǒng)空壓機(jī)板式換熱器冷箱中壓氧氣液氧液氮液氬儲(chǔ)槽低壓氮?dú)獾獕簷C(jī)氧壓機(jī)中壓氮?dú)庥脩?hù)汽化空分工藝流程簡(jiǎn)介第12頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三空壓機(jī)入口過(guò)濾器空氣過(guò)濾器分為一級(jí)過(guò)濾和二級(jí)過(guò)濾，主要作用是除去灰塵、機(jī)械雜質(zhì)等。第13頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三空壓機(jī)作用：根據(jù)工藝流程的要求，把裝置所需的空氣量壓縮到所需的壓力（470kpa）。原理：空氣通過(guò)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪后，壓力及速度得以提高。在葉輪出口的擴(kuò)壓器中，氣體流速降低，從而使得壓力進(jìn)一步提高。第14頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三預(yù)冷系統(tǒng)（空冷塔、氮水塔、冷凍機(jī)）空冷塔：作用：空壓機(jī)四級(jí)出來(lái)的高溫壓縮空氣直接進(jìn)入到空冷塔與冷卻水接觸進(jìn)行換熱，通過(guò)水洗降溫和帶走部分固體和化學(xué)物質(zhì)。結(jié)構(gòu)：直接接觸的雙級(jí)冷卻塔，第一級(jí)為循環(huán)冷卻水，由冷卻水泵供水。第二級(jí)為冷凍水，由冷凍水泵供水。氮水塔：利用空分冷箱出來(lái)的污氮?dú)狻⒌獨(dú)鈱⒀h(huán)冷卻水通過(guò)蒸發(fā)降溫，再通過(guò)水泵輸送到空冷塔（如冷凍水溫太高，可以再經(jīng)過(guò)冷凍機(jī)）作為第二級(jí)的冷凍水源。冷凍機(jī)：為空冷塔第二級(jí)冷凍水補(bǔ)充冷量。氮水塔出來(lái)的冷凍水，可以先經(jīng)過(guò)冷凍機(jī)再次降溫，然后再輸送至空冷塔。第15頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三純化系統(tǒng)作用:清除空氣中的水、一氧化碳、二氧化碳、氫氣和碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)，確保空分產(chǎn)品氧、氬和氮的純度。原理:純化器內(nèi)充填有活性鋁及分子篩，根據(jù)其對(duì)不同的分子有不同的親和力這個(gè)特點(diǎn)，吸附水分、碳?xì)浠衔?、二氧化碳等雜質(zhì)。純化系統(tǒng)一般設(shè)置二只分子篩容器，一只工作時(shí)，另一只再生。分子篩第16頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三增壓機(jī)作用：根據(jù)工藝流程的要求，把裝置所需的空氣量壓縮到所需的壓力。原理：空氣通過(guò)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪后，壓力及速度得以提高。在葉輪出口的擴(kuò)壓器中，氣體流速降低，從而使得壓力進(jìn)一步提高。備注：基本原理和空壓機(jī)一樣，只是空氣壓縮之后的壓力為2600kpa左右。第17頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三膨脹機(jī)作用：為裝置提供冷量，以補(bǔ)充裝置冷損及液化產(chǎn)品冷量。液體的產(chǎn)量主要基于膨脹機(jī)的能力。原理：高壓氣體通過(guò)膨脹機(jī)時(shí)，推動(dòng)膨脹機(jī)葉輪對(duì)外做功，減少了氣體本身的內(nèi)能，降低了溫度。膨脹量：膨脹量越大，液體產(chǎn)量越大。膨脹壓差：膨脹機(jī)前后壓差越大，液體產(chǎn)量越大。效率：效率越高，單位體積氣體的制冷量越大第18頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三冷箱冷箱為方形或圓形的金屬結(jié)構(gòu)，一般為空分設(shè)備的最高標(biāo)志設(shè)備；其內(nèi)部包括主換熱器、上塔、下塔、主冷、液氧蒸發(fā)器、氬塔、液氬泵、液氮輸送泵及液氧輸送泵以及閥門(mén)管道等。冷箱內(nèi)充填珠光砂以減少冷量損失。冷箱內(nèi)通過(guò)在塔板和填料上發(fā)生的精餾作用實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的分離。第19頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三產(chǎn)品壓縮系統(tǒng)3臺(tái)高壓氧壓機(jī)：1號(hào)（30000m3/h）/2號(hào)（30000m3/h）/3號(hào)（45000m3/h）3臺(tái)高壓氮壓機(jī)：1號(hào)（12000m3/h）/1號(hào)（12000m3/h）/1號(hào)（22000m3/h）1臺(tái)中壓氮壓機(jī)：45000m3/h，兩用設(shè)備，既可以壓縮純氮，也可以壓縮污氮。氧壓機(jī)操作畫(huà)面氮壓機(jī)操作畫(huà)面第20頁(yè)，講稿共24頁(yè)，2023年5月2日，星期三后備系統(tǒng)液氮后備：1個(gè)4000m3容積低壓儲(chǔ)罐，1個(gè)100中壓儲(chǔ)罐，1個(gè)60高壓儲(chǔ)罐1臺(tái)50000m3/h中壓氮泵，1臺(tái)20000m3/h高壓氮泵。低壓儲(chǔ)罐的液氮可以通過(guò)兩個(gè)泵分別充到兩個(gè)壓力罐，也可以直接進(jìn)入蒸汽汽化器蒸發(fā)送至管網(wǎng)。液氧后備：1個(gè)3000m3容積低壓儲(chǔ)罐，2臺(tái)60000m3/h高壓氧泵。低壓儲(chǔ)罐的液氧通過(guò)高壓氧泵直接進(jìn)入蒸汽汽化器蒸發(fā)送至管網(wǎng)。液氬后備：1個(gè)2000m3容積低壓儲(chǔ)罐，2臺(tái)4000m3/h高壓氬泵。低壓儲(chǔ)罐的液氬可以通過(guò)液體泵返回至冷箱板翅蒸發(fā)回收