空分工艺流程简介

1、Baosteelgases Business Confidential 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 2021-7-21 空分工艺流程简介空分工艺流程简介 Baosteelgases Business Confidential 2 内容内容 空分基础知识空分基础知识 空气的组成及各组分性质 空气分离的基本原理 空分主要设备及工艺流程介绍空分主要设备及工艺流程介绍 空气过滤器 空气压缩机 预冷系统 纯化系统 空气增压机 膨胀机 冷箱 产品压缩系统 液体后备系统 空分装置产能数据空分装置产能数据 Baosteelgases Business Confidential 空气的

2、组成空气的组成 空气的主要成分以及在常压下的液化温度空气的主要成分以及在常压下的液化温度 组分 含量 液化温度K 液化温度C 氮气氮气 78.08% 77.4 -195.8 78.08% 77.4 -195.8 氧气氧气 20.95% 90.2 -183.0 20.95% 90.2 -183.0 氩气氩气 0.934% 87.3 -185.9 0.934% 87.3 -185.9 氖气 18.21 PPM 27.1 -246.1 氦气 5.239 PPM 4.2 -268.9 氪气 1.14 PPM 119.8 -153.3 氙气 0.087 PPM 165.0 -108.1 氢气 0.5 P

3、PM 20.4 -252.8 Baosteelgases Business Confidential 氧、氮、氩的主要性质氧、氮、氩的主要性质 氧氧 氧气是一种化学活泼性气体，不可燃，但强烈助燃，无色，无味，无毒， 不导电，不导热(良好的绝热体)，微溶于水，可以和除惰性气体以外的极 大多数物质 发生化学反应。 液氧为淡蓝色，略重于水的液体(1.142*1000kg/m3)。 氧气具有顺磁性的特性。 氧气广泛第用于炼钢、炼铁、有色金属冶炼、煤 气化，金属切割、污水 处理，造纸厂纸浆处理、 医疗等各个行业。 液氧可经济方便地用于氧的储存及运输 。 Baosteelgases Business Co

4、nfidential 氧、氮、氩的主要性质氧、氮、氩的主要性质 氮氮 氮气是一种化学不活泼气体，不可燃，不助燃， 无色，无味，无 毒，不导电，不导热(良好的绝热体)，微溶于水。 液氮是一种无色液体，略轻于水（0.81*1000kg/m3）。 在一个大气压下， 液化温度为-195.8 O OC。 氮气可用于化肥行业，制造氮肥；用于化工和 玻璃行业作保护气 体；油田注氮(代替CO2, 气驱) ;用于食品行业作食品保 鲜。 液氮用于深度冷冻，用于经济方便地储存及长 途输送氮气。 Baosteelgases Business Confidential 氧、氮、氩的主要性质氧、氮、氩的主要性质 氩氩 氩

5、气是一种稀有气体、惰性气体、单原子气体，自 然界中还未发 现氩的化合物 。 液氩的性质类似于液氮，但比水略重(1.39*1000kg/m3)。 氩气是一种很好的保护气体，广泛用于作钛金属冶 炼的保护气， 合金钢冶炼的保护气，焊接保护气、 制造硅晶片的保护气以 及灯 泡充气等。 液氩可经济方便地用于氩的储存及运输。 氩的经济价值大大高于氧氮气。 Baosteelgases Business Confidential 空气中主要杂质空气中主要杂质 空气中主要杂质含量空气中主要杂质含量 组分 含量 液化温度K 液化温度C H2O 0.1%2.8% 273.15 H2O 0.1%2.8% 273.15

6、 0 0 CO2 350 PPM CO2 350 PPM 196.6 196.6 -78.6 -78.6 CH4 13 PPM 111.7 -161.5 NO 0.5 PPM CO 0.061 PPM O3 0.010.1 PPM C2H6 0.010.1 PPM C2H4 02 PPM C2H2 01 PPMC2H2 01 PPM C3H8 00.1 PPM C4H10 00.2 PPM C5H12 00.008 PPM Baosteelgases Business Confidential 空气中杂质的性质空气中杂质的性质 对空分设备影响最大的杂质，除了灰尘外主要是水分、二氧 化碳以及碳氢

7、化合物。 在常压下，当温度低于0时，水分将凝结成固体状态(冰)， 当温度低于零下78.6时，二氧化 碳将凝结成固体状态(干冰)， 而冷箱内的空分设备一般均工作在零下170以下。 碳氢化合物，特别是乙炔极易与液氧发生强烈的化学反应， 引起爆炸。因此，清除空气中的杂质十分必要。 Baosteelgases Business Confidential 空气的主要组成部分是氧( O2 )，氮(N2 ) 以及 氩(AR)。 空气中的主要杂质是水分(H2O),二氧化碳(CO2) 以及碳氢化合物(CnHm)。 空气的分离，就是除去空气中的有害杂质，并把混合气体分离成氧、氮、 氩等“纯”气体。 空气分离的空气

8、分离的基本原理基本原理是由于空气中氧、氮、氩组分的泡点是由于空气中氧、氮、氩组分的泡点( (露点露点, ,沸点沸点) )温度温度 不同，从而得以互相分离。不同，从而得以互相分离。 N2： -195.8 Ar: -185.9 O2: -183.0 空气分离的基本原理空气分离的基本原理 精馏过程：精馏过程：在蒸馏的塔板上，将温度较高的饱和蒸汽 与温度较低的饱和液体进行充分接触，则饱和蒸汽将 放出热量给饱和液体，饱和蒸汽放出热量将部分冷凝 ，饱和液体将吸收热量而部分蒸发。饱和蒸汽在部分 冷凝时，由于氧是高沸点组分，因而较多地冷凝，并 进入液相中，所以蒸汽中的低沸点组分氮的浓度有所 提高，液体在部分蒸

9、发过程中，由于氮是低沸点组分 ，因而较多地蒸发并进入气相，使液体中高沸点组分 氧的浓度有所提高。 Baosteelgases Business Confidential 空气分离简图空气分离简图 Baosteelgases Business Confidential 空压机C01 增压机C05 液氧储槽 V40 液氩储槽 V30 冷箱 板式换热器 E01 膨胀机 ET01/ET02 预冷系统 分子筛 R01/R02 液氧备份泵 流程液体泵 氮压机 1/2/3 号高压和一 台中压 氧压机 1/2/3号 液氮储槽 V50 3#/4#3#/4#空分空分 产品压缩机产品压缩机 后备系统后备系统 液氩备

10、份泵 液氮备份泵 空分主要设备（湛钢制氧）空分主要设备（湛钢制氧） Baosteelgases Business Confidential 3#3#、4#4#空分装置流程示意图如下：空分装置流程示意图如下： 大 气 膨 胀 机 增 压 机 分 子 筛 预 冷 系 统 空 压 机 板 式 换 热 器 冷 箱 中压氧气 液氧 液氮 液氩 储 槽 低压氮气 氮 压 机 氧 压 机 中压氮气 用 户 汽化 空分工艺流程简介空分工艺流程简介 Baosteelgases Business Confidential 空压机入口过滤器空压机入口过滤器 空气过滤器分为一级过滤和二级过滤，主要作用是除去灰尘、机械

11、杂质等。 Baosteelgases Business Confidential 空压机空压机 作用：作用：根据工艺流程的要求，把装置所需的空气量压缩到所需的压力（470kpa）。 原理：原理：空气通过高速转动的叶轮后，压力及速度得以提高。在叶轮出口的扩压器中， 气体流速降低，从而使得压力进一步提高。 Baosteelgases Business Confidential 预冷系统（空冷塔、氮水塔、冷冻机）预冷系统（空冷塔、氮水塔、冷冻机） 空冷塔：空冷塔： 作用：空压机四级出来的高 温压缩空气直接进入到空冷 塔与冷却水接触进行换热， 通过水洗降温和带走部分固 体和化学物质。 结构：直接接触的

12、双级冷却 塔，第一级为循环冷却水， 由冷却水泵供水。第二级为 冷冻水，由冷冻水泵供水。 氮水塔：氮水塔：利用空分冷箱出来 的污氮气、氮气将循环冷却 水通过蒸发降温，再通过水 泵输送到空冷塔（如冷冻水 温太高，可以再经过冷冻机 ）作为第二级的冷冻水源。 冷冻机：冷冻机：为空冷塔第二级冷 冻水补充冷量。氮水塔出来 的冷冻水，可以先经过冷冻 机再次降温，然后再输送至 空冷塔。 Baosteelgases Business Confidential 纯化系统纯化系统 作用作用: :清除空气中的水、一氧 化碳、二氧化碳、氢气和 碳氢化合物等杂质，确保 空分产品氧、氩和氮的纯 度。 原理原理: : 纯化器

13、内充填有活性铝 及分子筛，根据其对不同 的分子有不同的亲和力这 个特点，吸附水分、碳氢 化合物、二氧化碳等杂质。 纯化系统一般设置二只分 子筛容器，一只工作时， 另一只再生。 分子筛 Baosteelgases Business Confidential 增压机增压机 作用：作用：根据工艺流程的要求，把装置所需的空气量压缩到所需的压力。 原理：原理：空气通过高速转动的叶轮后，压力及速度得以提高。在叶轮出口的扩压器中， 气体流速降低，从而使得压力进一步提高。 备注：基本原理和空压机一样，只是空气压缩之后的压力为2600kpa左右。 Baosteelgases Business Confident

14、ial 膨胀机膨胀机 作用：作用：为装置提供冷量 ，以补充装置冷损及液 化产品冷量。液体的产 量主要基于膨胀机的能 力。 原理：原理：高压气体通过膨 胀机时，推动膨胀机叶 轮对外做功，减少了气 体本身的内能，降低了 温度。 膨胀量：膨胀量：膨胀量越大， 液体产量越大。 膨胀压差：膨胀机前后 压差越大，液体产量越 大。 效率：效率：效率越高，单位 体积气体的制冷量越大 Baosteelgases Business Confidential 冷箱冷箱 冷箱为方形或圆形的金属 结构，一般为空分设备的 最高标志设备； 其内部包括主换热器、上 塔、下塔、主冷、液氧蒸 发器、氩塔、液氩泵、液 氮输送泵及

15、液氧输送泵以 及阀门管道等。 冷箱内充填珠光砂以减少 冷量损失。 冷箱内通过在塔板和填料 上发生的精馏作用实现对 空气的分离。 Baosteelgases Business Confidential 产品压缩系统产品压缩系统 3台高压氧压机：1号（30000m3/h）/2号（30000m3/h）/3号（45000m3/h） 3台高压氮压机：1号（12000m3/h）/1号（12000m3/h）/1号（22000m3/h） 1台中压氮压机：45000m3/h，两用设备，既可以压缩纯氮，也可以压缩污氮。 氧压机操作画面氮压机操作画面 Baosteelgases Business Confidential 后备系统后备系统 液氮后备：1个4000m3容积低压储罐，1个100中压储罐，1个60高压储罐 1台50000m3/h中压氮泵，1台20000m3/h高压氮泵。 低压储罐的液氮可以通过两个泵分别充到两个压力罐，也可以直接进 入蒸汽汽化器蒸发送至管网。 液氧后备：1个3000m3容积低压储罐，2台60000m3/h高压氧泵。 低压储罐的液氧通过高压氧泵直接进入蒸汽汽化器蒸发送至管网。 液氩后备：1个2000m3容积低压储罐，2台4000m3/h高压氩泵。 低压储罐的液氩可以通过液体泵返回至冷箱板翅蒸发回收冷量后并入 管网，