第二章、深冷液化技術(shù)的空氣分離-2

空氣深冷液化分離主講人：張國偉內(nèi)容概要1、概述2、空氣的凈化3、空氣的液化4、空氣的分離5、空分流程6、空分深冷分離的操作控制概1空分發(fā)展的歷史4氮氣氧氣的應(yīng)用2空氣分離的基本過程；3空分裝置類型一、概述

思考1、空氣分離的主要目的是什么？2、空氣分離的主要產(chǎn)品有哪些？3、空氣分離的產(chǎn)品有哪些應(yīng)用？

1空分發(fā)展的歷史世界上最早使用空氣液化分離技術(shù)的國家是德國。德國Linde公司早在1891年就開始在實驗室進行空氣液化研究工作，幾年之后，就建起了低溫設(shè)備制造車間，1903年制造出世界上第一套空分裝置，生產(chǎn)能力為10m3/h氧氣，由于當(dāng)時生產(chǎn)能力的限制，30年代前所生產(chǎn)的氧氣僅用于氣割、氣焊等行業(yè)。50年代后，由于空分裝置逐漸的增加并趨于中型化，煉鋼和化肥工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，使空分設(shè)備迅速大型化，促使空氣分離設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展?？辗止に嚱?jīng)過近百年的不斷發(fā)展，現(xiàn)在已步入大型全低壓流程。到目前為止，世界上投產(chǎn)的空分設(shè)備最大制氧能力為12.25萬m3（標(biāo)）/h。空分的含義：簡單說就是利用物理或者化學(xué)方法將將空氣混合物各組進行分開，獲得高純氧氣和高純氮氣以及一些稀有氣體的過程?？辗址蛛x的方法和原理：空氣中的主要成分是氧和氮，它們分別以分子狀態(tài)存在，均勻地混合在一起，通常要將它們分離出來比較困難，目前工業(yè)上主要有３種實現(xiàn)空氣分離方法。１）深冷法（也稱低溫法）：先將混合物空氣通過壓縮、膨脹和降溫，直至空氣液化，然后利用氧、氮汽化溫度（沸點）的不同（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氧的沸點為﹣１８３℃；氮的沸點為﹣１９６℃，沸點低的氮相對于氧要容易汽化這個特性，在精餾塔內(nèi)讓溫度較高的蒸氣與溫度較低的液體不斷相互接觸，低沸點組分氮較多的蒸發(fā)，高沸點組分氧較多的冷凝的原理，使上升蒸氣氮含量不斷提高，下流液體中的氧含量不斷增大，從而實現(xiàn)氧、氮的分離。要將空氣液化，需將空氣冷卻到﹣１７３℃以下的溫度，這種制冷叫深度冷凍（深冷）；而2空氣分離的基本流程2、1空氣分離的基本原理及方法利用沸點差將液態(tài)空氣分離為氧、氮、氬的過程稱之為精餾過程。深冷與精餾的組合是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的空氣分離方法；２）吸附法：利用多孔性物質(zhì)分子篩對不同的氣體分子具有選擇性咐附的特點，對氣體分子不同組分有選擇性的進行吸附，達到單高純度的產(chǎn)品。吸附法分離空氣流程簡章，操作方便運行成本較低，但不能獲得高純度的的雙高產(chǎn)品。３）膜分離法：利用一些有機聚合膜的潛在選擇性，當(dāng)空氣通過薄膜或中空纖維膜時，氧氣穿過膜的速度比氮快的多的特點，實現(xiàn)氧、氮的分離。這種分離方法得到的產(chǎn)品純度不高，規(guī)模也較小，目前只適用于生產(chǎn)富氧產(chǎn)品。2、1空氣分離的基本原理及方法2.2空氣的組成2.2空氣的組成氧、氮、氬和其他物質(zhì)一樣，具有氣、液和固三態(tài)。在常溫常壓下它們呈氣態(tài)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氧被冷凝至－18３℃，氮被冷凝至－1９６℃，氬被冷凝至－18６℃即會變?yōu)橐簯B(tài)，氧和氮的沸點相差１３℃，氬和氮的沸點相差１０℃，空氣的分離就是充分利用其沸點的不同來將其進行分離?？諝庵谐?、氮和氬外，還有氖、氦、氪、氙等稀有氣體，這些稀有氣體廣泛應(yīng)用在國防、科研及工業(yè)上，稀有氣體的提取也直接關(guān)系到空分裝置氧氣的提取率和生產(chǎn)運行能耗。目前大型的空分裝置都普遍帶無氫制氬工藝。2.3空氣分離的基本過程從原理上劃分空氣分離包括下列過程：1空氣的過濾和壓縮2空氣中水分和二氧化碳等雜質(zhì)的去除3空氣冷卻和液化4冷量的制取5精餾6危險雜質(zhì)的去除2.3空氣分離的基本過程2.3空氣分離的基本過程3、空分裝置類型跟據(jù)冷凍循環(huán)壓力的大小,空分裝置分為高壓(7~20MPa)、中壓(1.5~2.5MPa)和低壓(小于1MPa)三種基本類型。4、氧、氮的應(yīng)用4.1氧的應(yīng)用A工業(yè)應(yīng)用B醫(yī)療保健氮氣主要用于生產(chǎn)合成氨,另外還廣泛地用于化工、冶金、原子能、電子(石油、玻璃、食品等工業(yè)部門作保護氣。液氮可用于國防工業(yè),作為火箭燃料的壓送劑和作宇宙航行導(dǎo)彈的冷卻裝置。此外,液氮還廣泛地用于科研部門作低溫冷源,以及用于金屬的低溫處理、生物保存、冷凍法醫(yī)療和食品冷藏等。4.2氮的應(yīng)用第二節(jié)空氣的凈化空氣凈化的目的是脫除空氣中所含的機械雜質(zhì)、水分、二氧化碳、烴類化合物(主要為乙炔)等雜質(zhì),以保證空分裝置順利進行和長期安全運轉(zhuǎn)。這些雜質(zhì)在空氣中的一般含量見表⒈3。

1機械雜質(zhì)的脫除空氣的凈化2水分、二氧化碳和乙炔的脫除一、機械雜質(zhì)的脫除機械雜質(zhì)一般用設(shè)置在空氣壓縮機入口管道上的空氣過濾器脫除。常用的空氣過濾器分濕式和干式兩類。濕式包括拉西環(huán)式和油浸式;干式包括袋式、干帶式和自潔式1.拉西環(huán)式過濾器拉西環(huán)式過濾器由鋼制外殼和裝有拉西環(huán)的插人盒構(gòu)成見圖1.1,拉西環(huán)上涂有低凝固點的過濾油?？諝馔ㄟ^時,灰塵等機械雜質(zhì)便附著在拉西環(huán)的過濾油上,拉西環(huán)式過濾器通常適用于小型空分裝置。2.油浸式過濾器1油浸式過濾器由許多片狀鏈組成,鏈借鏈輪的作用以2mm/min的速度移動或間歇移動(見圖⒈2)。片狀鏈上有鋼架,鋼架懸掛在鏈的活動接頭上,架上鋪有孔為1mm2的細(xì)網(wǎng)。2空氣通過網(wǎng)架時,將所含灰塵留在網(wǎng)上的油膜中。隨著鏈的回轉(zhuǎn),附著的灰塵通過油槽時被洗掉,并重被覆蓋一層新的油膜。油浸式過濾器的效率一般為93%~99%3.袋式過濾器3

袋式過濾器一般由濾袋、清灰裝置、清灰控制裝置等組成(見圖⒈3)。濾袋是過濾除塵的主體,它由濾布和固定框架組成4.干帶式過濾器干帶式過濾器的結(jié)構(gòu)如圖⒈4所示。干帶式過濾器所用的干帶,是一種尼龍絲組成的長毛絨狀制品或毛質(zhì)濾帶。干帶上、下兩端裝有滾筒,滾筒由電動機及變速器傳動。當(dāng)通過干帶的空氣阻力超過規(guī)定值(200Pa)時,滾筒電動機啟動,使干帶轉(zhuǎn)動,臟帶存人上滾筒。當(dāng)阻力恢復(fù)正常后,即自動停5.自潔式空氣過濾器自潔式空氣過濾器的結(jié)構(gòu)如圖⒈5所示。主要由高效過濾桶、文氏管、自潔專用噴頭、反吹系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、凈氣室、出風(fēng)口和框架等組成。(1)過濾過程(2)自潔過程5.自潔式空氣過濾器5.自潔式空氣過濾器5.自潔式空氣過濾器5.自潔式空氣過濾器二、水分、二氧化碳和乙炔的脫除由于空分裝置是在低溫下工作的（最低達-192℃）。所以如果帶入水份和二氧化碳，則以冰和干冰的形式析出，使管道容器堵塞，凍裂，直接危害生產(chǎn)。脫除水分、二氧化碳和乙炔的方法有吸附法和凍結(jié)法等。不同的裝置采用不同的方法。(一)空氣預(yù)冷系統(tǒng)空氣預(yù)冷系統(tǒng)是空氣分離設(shè)各的一個重要組成部分,它位于空氣壓縮機和分子篩吸附系統(tǒng)之間,用來降低進分子篩吸附系統(tǒng)空氣的溫度及H20(g)、CO2含量,合理利用空氣分離系統(tǒng)的冷量。在填料式空氣冷卻塔(簡稱空冷塔)的下段,出空壓機的熱空氣被常溫的水噴淋降溫,并洗滌空氣中的灰塵和能溶于水的N02、S02、C12、HF等對分子篩有毒害作用的物質(zhì);在空冷塔的上段,用經(jīng)污氮降溫過的冷水噴淋熱空氣,使空氣的溫度降至10~20℃。(二)分子篩吸附法自⒛世紀(jì)70年代開始,在全低壓空分設(shè)備上,逐漸用常溫分子篩凈化空氣的技術(shù)來取代原先使用的堿洗及干燥法脫除水分和二氧化碳的方法。此法讓空冷塔預(yù)冷后的空氣,自下而上流過分子篩吸附器(以下簡稱吸附器),空氣中所含有的H2O、C02、H2等雜質(zhì)相繼被吸附劑吸附清除。吸附器一般有兩臺,一臺吸附時,另一臺再生,兩臺交替使用。此種流程具有產(chǎn)品處理量大、操作簡便、運轉(zhuǎn)周期長和使用安全可靠等許多優(yōu)點,成為現(xiàn)代空分工藝的主流技術(shù)。

活性氧化鋁的化學(xué)式是Al2O3·nH20。用于脫水硅膠的化學(xué)式是SiO2·nH20。堅硬、無定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒。脫水、烴類沸石分子篩又稱合成沸石或分子篩，其化學(xué)組成通式為[M(I)M(Ⅱ)]O?Al2O3?nSiO2?mH20

。吸附主要的材料?；钚匝趸X硅膠分子篩1.吸附劑2.吸附原理吸附是利用一種多孔性固體物質(zhì)去吸取氣體(或液體)混合物中的某種組分,使該組分從混合物中分離出來的操作。3分子篩吸附的特點分子篩吸附劑的特點是

:選擇吸附干燥度很高吸附能力強分子篩具有高的穩(wěn)定性加熱可使其再生4.吸附劑的吸附容量吸附劑的吸附容量指單位數(shù)量的吸附劑最多吸附的吸附質(zhì)的量。吸附容量大,吸附時間長,吸附效果好。吸附容量通常受吸附過程的溫度和被吸附組分的分壓力(或濃度)、氣體流速、氣體濕度和吸附劑再生完善程度的影響。吸附容量隨吸附質(zhì)分壓的增加而增大,但增大到一定程度以后,吸附容量大體上與分壓力無關(guān)。吸附容量隨吸附溫度的降低而增大,所以應(yīng)盡量降低吸附溫度(溫度增加不利于吸附過程)流速越高,吸附劑的吸附容量越小吸附效果越差。流速不僅影咱吸附能力,而且影響氣體的干燥程度。4.吸附劑的吸附容量5.大氣中有害雜質(zhì)的吸附及其影響對分子篩有害的雜質(zhì)有:二氧化硫、氧化氮、氯化氫、氯、硫化氫和氨等這些成分被分子篩吸附后又遇到水分的情況下,會與分子篩起反應(yīng)而使分子笫的晶格發(fā)生變化。它們與分子篩的反應(yīng)是不可逆的,因而降低了分子篩的吸附能力。其結(jié)果是:隨著使用時間的延長,吸附器的運轉(zhuǎn)周期就會縮短。一般情況下,在分子篩吸附器前面有空氣預(yù)冷系統(tǒng)時,要求空氣中二氧化硫、氧化氮、氯化氫、氯、硫化氫和氨等有害物質(zhì)的總量小于1mg/m3;有些情況要求空氣中有害物質(zhì)的總量小于0.1mg/m3。6.吸附劑的再生吸附劑的再生是吸附的吸附質(zhì)脫附的過程。用干燥的熱氣流流過吸附劑床層,在高溫的作用下,被吸附的吸附質(zhì)脫附,并被熱氣流帶走。包括：1.降壓2.加熱3.冷吹4.升壓

第三節(jié)空氣的液化空氣的液化指要使空氣通過節(jié)流閥和膨脹機的膨脹制冷獲得低溫，甚至液化。在空氣液化的過程中,為了補充冷損、維持工況以及彌補換熱器復(fù)熱的不足,需要用到制冷循環(huán),而制冷循環(huán)與空氣的許多熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。下面首先對制冷循環(huán)所用到的主要熱力學(xué)性質(zhì)和溫-熵(T-S)圖做一簡單介紹。

一、制冷的熱力學(xué)基礎(chǔ)空氣的液化三、空氣的液化循環(huán)二.空氣的溫-熵圖正反同時進行

一、制冷的熱力學(xué)基礎(chǔ)U=U動+U勢

H=U+P?V△S=ΔQ/T二.空氣的溫-熵圖以空氣的溫度T為縱坐標(biāo),以熵S為橫坐標(biāo),并將壓力P、焓H及它們之間的關(guān)系,直觀地表示在一張圖上,這個圖就稱為空氣的溫-熵圖,簡稱空氣的T-S圖。在空氣的液化過程,用T-S圖可表示出物系的變化過程,并可直接從圖上求出溫度、壓力、熵和焓的變化值.節(jié)流膨脹絕熱膨脹膨脹機節(jié)流閥T2―TlT2―T3三、空氣的液化循環(huán)目前空氣液化循環(huán)主要有兩種類型:以節(jié)流為基礎(chǔ)的液化循環(huán);以等熵膨脹與節(jié)流相結(jié)合的液化循環(huán)。1.以節(jié)流膨膿為基礎(chǔ)的循環(huán)簡單林德循環(huán)能量多次交換熱量多次循環(huán)制冷林德循環(huán)是以節(jié)流膨脹為基礎(chǔ)的液化循環(huán),其溫降小,制冷量少,液化系數(shù)及制冷系數(shù),而且節(jié)流過程的不可逆損失很大并無法回收。而采用等熵膨脹,氣體工質(zhì)對外做功,能夠有效地提高循環(huán)的經(jīng)濟性。(1)克勞特循環(huán)1902年,克勞特提出了膨脹機膨脹與節(jié)流相結(jié)合的液化循環(huán)稱之為克勞特循環(huán),其流程及在T-S圖中的表示見圖⒈10。2.以等熵膨脹與節(jié)流相結(jié)合的液化循環(huán)2.以等熵膨脹與節(jié)流相結(jié)合的液化循環(huán)克勞特循環(huán)節(jié)流等熵影響因素：膨脹氣量膨脹前壓力膨脹效率該循環(huán)是一種低壓帶澎脹機的液化循環(huán),由于節(jié)流前的壓力低,節(jié)流效應(yīng)很小,等焓節(jié)流制冷量也很小,所以這種循環(huán)可認(rèn)為是以等熵膨脹為主導(dǎo)的液化循環(huán),此液化循環(huán)是在高效離心透平式膨脹機問世后,1937年原蘇聯(lián)院士卡皮查提出的,因此稱為卡皮查循環(huán)。其流程示意圖及在T-S圖中的表示見圖⒈11。(2)卡皮查循環(huán)卡皮查循環(huán)能好低優(yōu)點：流程簡單安全可靠第四節(jié)空氣的分離空氣分離的基本原理是利用低溫精餾法,將空氣冷凝成液體,然后按各組分蒸發(fā)溫度的不同將空氣分離?？諝獾木s根據(jù)所需的產(chǎn)品不同,通常有單級精餾和雙級精餾,兩者的區(qū)別在于:單級精餾以僅分離出空氣中的某一組分(氧或氮)為目的;而雙級精餾以同時分離出空氣中的多個組分為目的。一、單級精餾二.雙級精餾三.空分塔的種類第四節(jié)空氣的分離補充知識：精餾

所謂空氣精餾，就是把液體混合物同時并且多次地運用部分汽化和部分冷凝的過程，使低沸點組分（氮）不斷地從液相蒸發(fā)到氣相中去，同時使高沸點組分（氧）不斷地從氣相冷凝到液相中，最后實現(xiàn)兩種組分的分離。這一過程可按圖所示的精餾過程簡圖來說明。精餾的工作原理-、單級精餾液氮(或氣氮)液氧(或氣氧)二、雙級精餾雙級精餾塔如圖右所示,雙級精餾塔由下塔、上塔和上、下塔之間的冷凝蒸發(fā)器組成。三、空分塔的種類空分塔板式塔填料塔篩板塔泡罩塔散裝填料規(guī)整填料1.篩板塔篩板塔是空分裝置中最常用的一種塔。篩板塔主要由塔體和一定數(shù)量的篩孔塔板組成2.泡罩塔泡罩塔是由很多構(gòu)造相同的泡罩塔板組成的。泡罩由罩帽、升氣管、支撐板等組成。

①變負(fù)荷的適應(yīng)性較強,在減少蒸氣量和短期停車時,不易發(fā)生塔板上液體的泄漏。穩(wěn)定性要求較高的塔段,采用泡罩塔與篩孔板間隔設(shè)置的方案比較好。②泡罩塔板水平度的要求比篩板塔可適當(dāng)降低。③泡罩板壓力降大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價高。在設(shè)計工況下的塔板效率不如篩板塔,同時在停車時還容易發(fā)生爆炸,使它的使用受限。由于泡罩塔板上蒸氣流道較大,不易被CO2等固體顆粒堵塞,所以在空分裝置下塔的最下面一塊塔板通常采用泡罩塔板,用于洗滌空氣中的固體雜質(zhì)。泡罩塔與篩板塔相比有下列特點：3.填料塔填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料,液體自塔頂經(jīng)噴淋裝置噴淋下來,均勻地沿著填料的表面自上而下地流動,氣體自塔底沿著填料的空隙均勻上升。氣液兩相間的熱量和質(zhì)量交換是借助于在填料表面上形成的較薄的液膜表面進行的。穩(wěn)流工況中間工況湍流工況乳化工況液泛工況填料塔內(nèi)流動工況上升蒸氣速度噴淋液體強度1結(jié)構(gòu)簡單,造價低,安裝檢修方便,特別適用于小直徑的精餾塔;2②流體流動阻力較小;3③隨著裝置容量的增加,填料塔徑增加,這樣容易產(chǎn)生氣液分配不均勻,使傳質(zhì)效率降低。填料塔的特點在于:4.規(guī)整填料塔填料塔傳質(zhì)效果的好壞與填料的結(jié)構(gòu)形式有很大關(guān)系。過去所用的填料主要是散裝環(huán)填料(如拉西環(huán)等)。這種填料笨重,傳質(zhì)效果差,現(xiàn)已很少使用。目前在空分裝置中使用較多的為規(guī)整金屬波紋填料。優(yōu)點規(guī)整填料片以網(wǎng)絡(luò)狀接觸,氣液的流道是完全對稱均勻的,因此氣液兩相流動的分布質(zhì)量好、效率高。規(guī)整填料的網(wǎng)絡(luò)接觸,使得裝填后的規(guī)整填料具有很高的強度,制造規(guī)整填料所用板材的厚度只裝填料的1/2≈1/3,而且加工制造相對簡單,所以規(guī)整填料比相近規(guī)格(指比表面積)的散裝填料要便宜得多。精餾塔精餾塔四、空分塔中稀有氣體的分布氖、氦、氪、氙和氧、氮的沸點不同,它們在空氣中的數(shù)量不同,因此在空分塔中它們集的部位也不同。五、純氬的制取Ar8%~10%N2組分0.1%95%99.99%規(guī)整填料塔粗餾塔規(guī)整填料塔精餾塔全精餾無氫制氬99.99%純氬第五節(jié)空分流程

我國的空分裝置經(jīng)歷了六代的發(fā)展，從原理來看,空分流程都包括空氣的壓縮、凈化、熱交換、制冷、精餾等過程,有包括氬和其他稀有氣體的提取過程。流程的主要區(qū)別在于各過程所用的設(shè)備不同,操作條件不同,所生產(chǎn)的氧產(chǎn)品的量和壓力不同?？辗旨夹g(shù)經(jīng)歷了哪些技術(shù)變革？不同空分設(shè)備的區(qū)別？我國空分流程的技術(shù)發(fā)展空分設(shè)備是由諸多配套部機組成的成套設(shè)備，我國空分于1953年起步，經(jīng)過５０多年的發(fā)展，從第一代小型空分流程發(fā)展到目前的第六代大型全精餾無氫制氬工藝流程。每一次空分設(shè)備流程的變革和推進，都是新技術(shù)、新工藝的創(chuàng)新。透平膨脹機的產(chǎn)生，實現(xiàn)了大型空分設(shè)備全低壓流程；高效板翅式換熱器的出現(xiàn)，使切換板翅式流程取代了石頭蓄冷器、可逆式換熱器流程，使裝置冷量回收效率更高；增壓透平膨脹機的出現(xiàn)極大的提高了膨脹機的制冷效率并把輸出的外功有利的得到回收；常溫分子篩凈化流程替代了切換式換熱器，使空分裝置凈化系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性得到極大提高并使能耗大大降低，隨著規(guī)整填料和低溫液體泵在空分裝置中的應(yīng)用，進一步降低了空分設(shè)備的能耗，實現(xiàn)了全精餾無氫制氬，使空分設(shè)備在高效、節(jié)能、安全等克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院

一、空分的流程衍化主要由空氣過濾壓縮、CO2堿洗、氨預(yù)冷、膨脹制冷、換熱精餾等系統(tǒng)組成。；石頭蓄熱，自清技術(shù)切換換熱器全低壓分子篩吸附規(guī)整填料全精餾制氬膜式蒸發(fā)鋁帶蓄冷器凍結(jié)高低壓空分流程石頭蓄冷凍結(jié)全低壓空分流程常溫分子篩凈化全低壓空分流程切換式換熱器凍結(jié)全低壓空分流程常溫分子篩凈化規(guī)整填料精餾空分流程二、空分流程框圖空壓機預(yù)冷系統(tǒng)純化系統(tǒng)熱交換器精餾系統(tǒng)氧氮產(chǎn)品膨脹機增壓機貯存系統(tǒng)二、空分流程空分工藝流程圖空分工藝流程空分裝置為分子篩凈化空氣、空氣增壓、膨脹空氣進下塔、液氧內(nèi)壓縮流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機，采用規(guī)整填料上塔、增效氬塔工藝；原料空氣自吸入口吸入，經(jīng)自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質(zhì)。過濾后的空氣進入離心式空壓機，經(jīng)原料空氣壓縮機壓縮后進入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的低溫水。空氣自下而上穿過空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗；經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進入切換使用的分子篩純化器，空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃健７肿雍Y純化器為兩只切換使用，其中一只工作時，另一只再生。純化器的使用周期約為240分鐘，定時自動切換；凈化后的空氣分為兩股：一股進入低壓板式換熱器，與空分工藝流程返流的氣體換熱后出換熱器底部后進入下塔，另一股去空氣增壓機；進入空氣增壓機的空氣經(jīng)增壓機第一段增壓后分為兩股：一股直接出增壓機，經(jīng)后過冷器冷卻后進入膨脹機的增壓風(fēng)機中增壓，然后被冷卻器冷卻至常溫后進入高壓板式換熱器，再從高壓板式換熱器中部抽出進入膨脹機去膨脹。膨脹后的空氣進入送入下塔；另一股空氣在增壓機的第二段繼續(xù)增壓并經(jīng)后過冷器冷卻至常溫后進入高壓板式換熱器，與高壓液氧及返流污氮氣體換熱。這部分高壓空氣從換熱器底部抽出經(jīng)節(jié)流進入下塔；空氣經(jīng)下塔初步精餾后，獲得液空和污液氮，并經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進入上塔。經(jīng)上塔進一步精餾后，在上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵空分工藝流程壓縮后進入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進入氧氣管網(wǎng)。另抽取液氧送入液氧貯存系統(tǒng)；在下塔頂部獲得純液氮，送入液氮貯存系統(tǒng)；在上塔頂部抽取壓力氮氣，經(jīng)低壓板式換熱器復(fù)熱后出冷箱，進入氮氣管網(wǎng)；從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入增效粗氬塔，氬餾份經(jīng)增效粗氬塔精餾后得到粗氬氣。粗氬氣經(jīng)過低壓板式換熱器復(fù)熱后出冷箱，可以與污氮氣匯合去水冷塔也可以單獨作為粗氬氣產(chǎn)品；空分工藝流程從上塔頂部抽取低壓純氮氣經(jīng)過冷器、低壓板式換熱器復(fù)熱后送入水冷塔或送入用戶管網(wǎng)；從上塔上部引出污氮氣經(jīng)過冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮氣去水冷塔。第六節(jié)、空分深冷分離的操作控制空分設(shè)備操作原理§1空分設(shè)備的啟動§2空分設(shè)備的管理§3空分設(shè)備的停車§1空分設(shè)備的啟動啟動前的準(zhǔn)備工作所有設(shè)備安裝完畢，檢查驗收合格所有運轉(zhuǎn)機械具備啟動條件安全閥整定，并投入使用手動閥、氣動調(diào)節(jié)閥開關(guān)靈活§1空分設(shè)備的啟動啟動前的準(zhǔn)備工作電控、儀控系統(tǒng)具備投運條件分子篩純化系統(tǒng)切換程序調(diào)試完畢供電、供水系統(tǒng)正?！?空分設(shè)備的啟動啟動前的準(zhǔn)備工作分餾塔應(yīng)具備的條件冷箱內(nèi)管道和容器吹掃完畢所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)§1空分設(shè)備的啟動啟動

啟動循環(huán)冷卻水系統(tǒng)啟動用戶儀表空氣系統(tǒng)，除分析和計量以外的全部儀表投用啟動空氣透平壓縮機啟動空氣預(yù)冷系統(tǒng)啟動分子篩純化系統(tǒng)§1空分設(shè)備的啟動加溫

空氣導(dǎo)入冷箱各流路加溫加溫主換熱器的空氣通道加溫下塔及啟動管線加溫上塔及相連管線加溫氬系統(tǒng)§1空分設(shè)備的啟動加溫

注意事項分子篩純化系統(tǒng)出口CO2≤1ppm時才可把氣體導(dǎo)入冷箱往冷箱導(dǎo)氣時閥門應(yīng)動作緩慢，注意分子篩吸附器壓差不超過8kPa空氣透平壓縮機恒壓操作在接通各系統(tǒng)時，必須先開吹除閥，再開入口閥，停止加溫時應(yīng)先關(guān)入口閥，再關(guān)吹除閥當(dāng)吹除閥出口氣體露點約為-65℃時，加溫結(jié)束§1空分設(shè)備的啟動冷卻

啟動增壓透平膨脹機盡量降低膨脹機進口溫度和增加膨脹空氣量切換儀表空氣氣源打開冷箱氣封閥冷卻分餾塔按順序緩慢開啟各冷卻流路的閥門保持空壓機排出壓力恒定分子篩純化系統(tǒng)再生氣由空氣緩慢切換到污氮氣控制各部分溫度，溫差不要太大積液和調(diào)整

積液稍開氖氦氣吹除閥調(diào)節(jié)空壓機流量，恒壓操作慢慢關(guān)閉各冷卻管路取樣分析初始積累液體積液和調(diào)整

調(diào)整逐漸開大冷凝蒸發(fā)器液氮回流下塔閥下塔液空液位自動控制液空進上塔閥調(diào)節(jié)液氮進上塔閥調(diào)節(jié)氧、氮產(chǎn)品放空閥積液和調(diào)整

調(diào)整粗氬塔操作——緩慢打開液空進粗氬冷凝器調(diào)節(jié)閥——當(dāng)粗氬塔Ⅱ底部液位緩慢上升到~1000mm時，啟動循環(huán)液氬泵安全措施

循環(huán)冷卻水防腐劑量控制啟動分子篩吸附器閥門操作冷箱充氣保護液氧安全排放冷凝蒸發(fā)器液氧中碳?xì)浠衔锟刂普２僮饕何划a(chǎn)品產(chǎn)量、純度§2空分設(shè)備的管理維護操作管理操作記錄表，每小時記錄一次履歷本設(shè)備維護變工況操作減少氧氣產(chǎn)量增加氧氣產(chǎn)量增加液體產(chǎn)量變工況操作注意事項“穩(wěn)中求變，變中求穩(wěn)”正產(chǎn)停車

停運所有產(chǎn)品壓縮機開啟產(chǎn)品管線上的放空閥切換儀表空氣氣源停運透平膨脹機開啟空壓機放空閥正產(chǎn)停車

停運空壓機停運空冷系統(tǒng)水泵停運分子篩純化系統(tǒng)的切換系統(tǒng)關(guān)閉空氣和產(chǎn)品管線停運液氬泵正產(chǎn)停車

排放液體關(guān)閉所有閥門各裝置加溫臨時停車

停車時間＞48h冷箱全面加溫臨時停車后再啟動

嚴(yán)格防止上塔超壓與返流氣體出冷箱溫度低導(dǎo)致的管道低溫冷脆現(xiàn)象加溫

加溫氣源——分子篩純化系統(tǒng)干燥后空氣閥門加溫透平膨脹機加溫低溫液體泵加溫加溫

分餾塔加溫加溫空氣量為總空氣量的30~60%，使各部分溫度緩慢、均勻回升所有分析、測量管線必須加溫吹除加溫氣進出口溫度基本相同，加溫結(jié)束空分的重要設(shè)備（補充）空分的重要設(shè)備包括：自潔式空氣過濾器、空壓機組、空氣預(yù)冷系統(tǒng)、分子篩純化系統(tǒng)、增壓透平膨脹機、精餾塔等自潔式空氣過濾器空氣過濾器空氣中含有大量的塵埃，空壓機在長時間的高速運行中，粉塵會造成機器內(nèi)部的葉輪、葉片等部件的磨損、腐蝕和結(jié)垢，縮短機器的使用壽命，因此設(shè)置空氣過濾器，清除掉空氣中的灰塵及雜質(zhì)。自潔式空氣過濾器作用：清除原料空氣中的機械雜質(zhì)、灰塵。結(jié)構(gòu)：由高效過濾筒、文氏管、自潔專用噴頭、反吹系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、凈氣室出風(fēng)口、柜架等組成。原理：在吸氣負(fù)壓作用下，空氣穿過高效過濾筒，粉塵由于重力、靜電和接觸被阻留，凈化空氣進入凈氣室?？蓪Υ笥?UM以上的灰塵過濾效率達99.9%，濾筒上的灰塵通過專用噴頭吹除達到清除?？諌簷C組空氣壓縮機原料空氣壓縮機和增壓空氣壓縮機作用：為提供帶壓原料空氣結(jié)構(gòu)：成套進口德國曼透平公司的產(chǎn)品，由汽輪機拖動兩臺離心式壓縮機原料空壓機排氣量：251000Nm3/h,0.595MPa(A)1３６０0Nm3/h進入低壓換熱器增壓機流量壓力一段：25000Nm3/h,2８.２MPa(G)二段：83000Nm3/h,７.３MPa(G)空壓機組空壓機組離心式壓縮機是利用裝于軸上帶有工作輪的葉片在原動機的帶動下做高速旋轉(zhuǎn)運動，葉輪對氣體做功，使氣體獲得動能，然后氣體在擴壓器中速度下降，動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，壓力得到進一步提高的過程。汽輪機的工作原理：利用高溫高壓蒸氣進入噴嘴靜葉柵中蒸氣內(nèi)能減少，動能增加，獲得了很大的流速，蒸氣的溫度壓力下降，高速氣流沖擊動葉片，使葉輪旋轉(zhuǎn)，蒸氣的熱能又轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的機械能，同時蒸氣的溫度壓力下降?？諝饨?jīng)自潔式過濾器過濾其中的機械雜質(zhì)、灰塵等，然后進入原料空氣壓縮機（MAC）經(jīng)過四級壓縮到0.495MPa（G），送至空氣冷卻塔冷卻。來自分子篩純化器的空氣壓力0.475MPa（G）溫度20℃，進入循環(huán)空壓機組增壓機（BAC），經(jīng)三級壓縮之后的空氣一部分（25000Nm3/h、２.８２MPa）抽出送到膨脹機的增壓端，另一部分(83000Nm3/h)進入增壓機二段，繼續(xù)壓縮至7.3MPa（G）在高壓板式換熱器與返流介質(zhì)換熱后進入下塔?？諝忸A(yù)冷系統(tǒng)空冷、水冷塔空氣冷卻塔作用：用來降低進分子篩吸附器的空氣溫度與含水量，把空壓機出來的高溫氣體（<116℃）冷卻到17℃并使氣體得到洗滌；使用方式：空氣從空冷塔下部進入，在填料表面與自上而下流過的冷卻水和常溫水進行熱質(zhì)交換，使空氣冷卻并洗除空氣中的一些有害雜質(zhì)空氣預(yù)冷系統(tǒng)壓縮后的高溫空氣進入空氣冷卻塔下部，由下向上穿過空氣冷卻塔中的傳熱傳質(zhì)單元，依次與常溫水和和冷卻水進行逆流接觸而進行傳熱傳質(zhì)以達到冷卻空氣的目的，并除去大部分水溶性有害物質(zhì)如ＮＨ３．ＳＯ２等。水冷塔利用來自冷箱內(nèi)污氮、氮氣含水的不飽和性吸收蒸發(fā)潛熱使循環(huán)水降溫；通過低溫水泵加壓送入空冷塔上部對空氣進行冷卻，空冷塔和水冷塔為堆散填料塔，水泵為多級臥式離心泵。分子篩純化系統(tǒng)分子篩吸附器作用：吸附空