空分工艺流程课件

空分工艺制作单位：空分分厂制作人:Tel:20XX年XX月空分工艺目录一、概述1、空分的含义2、空分行业介绍3、空气分离的方法4、空分设备的应用二、我公司配套的空分装置的流程和特点1、装置的流程2、装置的性能参数3、按流程的顺序分别介绍各个系统三、空分设备的安全规定及一些事故案例四、空分装置的施工目录一、概述一、概述

空分的含义空分的含义：空分，顾名思义即空气的分离，是利用不同的方法将空气中的各组分分离开来，从而获得所需要的氧气、氮气及一些稀有气体的过程。

空分的含义空分的含义：空分，顾名思义即空气的分离，是利用不空分行业介绍

1903年，德国人卡尔·林德发明制造了世界上第一台深冷（低温）法生产氧气的空分设备，采用高压节流单塔流程，产氧量10m3/h。到目前为止，世界上从事空分行业的大型公司有：德国林德法国液空英国BOC美国APCI和Praxair中国杭氧、川空、开空1934年，中国首次从日本、德国引进一套两国拼凑的15m3/h空分设备，由日本人安装于青岛“中国瓦斯工厂”。空分行业介绍1903年，德国人卡尔·林德发明1949年，全国只有进口的小空分设备89套，总容量只有3415m3/h。1953年底，哈尔滨第一机械厂首次试制成功了两套30m3/h空分设备。杭氧从1955年试制空分设备，1956年起形成批量生产。至2000年底全国共生产空分设备130多种规格，8339套，其中1000m3/h以上的大中空分设备580套。全国空分生产氧的能力达277万m3/h。最近几年的空分设备大型化发展更加迅猛。我国的中大型空分设备发展至今，期间经历了六代变革：第一代：铝带蓄冷器型；第二代：石头蓄冷器型；第三代：可逆式切换板翅换热器型；第四代：常温分子筛吸附型；第五代：分子筛吸附+增压透平膨胀机型；第六代：规整填料塔+无氢制氩型。目前世界上最大的空分设备是法液空供加拿大长湖化工项目配套的113880m3/h，我国现在已具备生产60000m3/h等级大型空分设备的能力。

1949年，全国只有进口的小空分设备89套，总容量只有341空气分离的方法

空气中的主要成分是氧气、氮气、氩气、二氧化碳以及一些其它气体和杂质。它们在空气中分别以分子的状态存在,数目非常多，并且永不停息地作无规则的运动，均匀地相互搀混在一起，要将它们分开，目前主要有三种方法：低温法、吸附法、膜分离法。空气中主要组分的性质如下：名称化学符号沸点℃101.325KPa熔点℃101.325KPa密度临界点Kg/m3气体Kg/l液体℃氮N2

-195.8-209.861.250.81-147氧O2-183-218.41.431.14-119氩Ar-185.7-189.21.7821.4-122空气分离的方法空气中的主要成分是氧气、氮气、

1、低温法：原理：是根据空气中各组分的沸点不同，经加压、预冷、纯化、并利用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化，再进行精馏，从而获得所需要的氧气、氮气及其它稀有气体的过程。具体原理为空气经过增压膨胀对外作功处于冷凝温度,当穿过比它温度低的氧、氮组成的液体层时,由于气、液之间温度差的存在,要进行热交换,温度低的液体吸收热量开始蒸发,其中氮组分首先蒸发,温度较高的气体冷凝,放出冷凝热,气体冷凝时,首先冷凝氧组分.此过程一直进行到气、液处于平衡状态。这时,液相由于蒸发,使氮组分减少,同时由于气相冷凝的氧也进入液相,因此液相的氧浓度增加了,同样气相由于冷凝,使氧组分减少,同时由于液相的氮进入气相,因此气相的氮浓度增加了.1、低温法：多次的重复上述过程,气相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度也能不断的增加.这样经过多次的蒸发与冷凝就能完成整个精馏过程,从而将空气中的氧和氮分离开来。

2、吸附法：

原理：利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点，有的分子筛（如5A、13X等）对氮具有较强的吸附性能，让氧分子通过，可得到较高纯度的氧气；有的分子筛（碳分子筛等）对氧具有较强的吸附性能，让氮分子通过，可得到较高纯度的氮气，从而实现空气的分离。但吸附法目前的氧气纯度只有93%左右。3、膜分离法：

原理：它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧气穿透过薄膜的速度约为氮的4-5倍，从而实现氧、氮的分离。膜分离的富氧浓度只能达到28～35%O2。目前应用较多的是低温法（又叫深度冷冻法）。它的优点：生产量大，产品纯度高，电耗低且可得到液态产品，故应用广泛。多次的重复上述过程,气相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度也能空分设备的应用一、钢铁行业：高炉炼铁的富氧粉煤送风、转炉氧气顶吹、电炉富氧炼钢；氩气参与炼钢冶炼。二、有色金属富氧冶炼；三、机械工业，金属焊接等；四、石化工业，塑料，化纤合成，保护气；五、化肥工业合成氨用氮，造气用氧；六、煤气化工程造气用氧；七、国防工业：氢氧发动机、火箭燃料、液氧炸药；八、浮法玻璃锡池氮气保护；九、低温工程，航天工业；十、医用氧，氮气保鲜，半导体等.空分设备的应用一、钢铁行业：高炉炼铁的富氧粉煤送风、转炉氧气二、我公司配套的空分装置的流程和特点二、我公司配套的空分装置的流程和特点我公司采用的空分装置特点本界区空分装置共三期六套，其中主精馏塔由杭州杭氧股份公司制造，单套空分装置制氧能力48,000Nm3/h，制氮能力80000Nm3/h，同时副产工厂空气、仪表空气、液氮和液氧。本装置生产的纯度为99.8%的氧气主要供下游气化装置使用，作为气化炉的原料气参加反应；纯度为99.99%的氮气供下游工艺生产使用，作为保护气和吹扫用气；副产的工厂空气、仪表空气供所有化工区各分厂和正常生产动力车间生产装置使用，作为仪表气源和吹扫用气。我公司采用的空分装置特点装置的流程形式我们的设备采用的是单泵内压缩、空气增压循环、膨胀空气进下塔的内压缩流程。空分装置流程主要分外压缩、内压缩外压缩就是利用氧气压缩机将空分装置出来的低压产品氧气压缩至用户所需要的压力等级。内压缩是采用液氧泵对产品液氧进行压缩，然后换热汽化的一种流程形式。内压缩流程分类内压缩流程的形式比较多，根据流程形式大致分为三种：1、单泵、双（多）泵内压缩流程。2、空气增压循环和氮气增压循环。3、膨胀空气进上塔和膨胀空气进下塔。内压缩流程的优点1、取消了氧压机，无高温气氧，火险隐患小，安全性好。2、从主冷大量抽取液氧，使碳氢化合物的积聚的可能性降低。装置的流程形式我们的设备采用的是单泵内压缩、空气增压循环、膨装置性能参数产品产量Nm3/h纯度压力MPaG备注氧气48,00099.8O24.7内压缩液氧30099.8O20.16折合气态氮气I25,000≤10ppmO20.4下塔抽取氮气II10,000≤10ppmO24.1开车时用气量包含在氮气I中氮气III55,000≤10ppmO20.008暂通水冷塔装置性能参数产品产量Nm3/h纯度压力MPaG装置性能参数液氮300≤10ppmO20.2折合气态仪表空气6000无油、无尘压力露点：≤-40℃0.7增压机一级后抽出装置空气5000无油、无尘压力露点：≤-40℃0.4分子筛后抽出气化炉开工空气7000无油、无尘压力露点：≤-40℃0.4气化开车时使用、分子筛后抽出装置性能参数液氮300≤10ppmO20.2折合气态仪KDON-48000/80000型

空分装置简易流程空气蒸汽空冷塔膨胀机空压机下塔上塔增效塔

主冷压力氮气去压缩机分子筛高压氧气4.7MPa污氮气去水冷塔粗氩气低压氮气去水冷塔污氮气去分子筛KDON-48000/80000型

空分装置简易流程空气蒸汽氧、氮在不同压力下的饱和温度氧、氮在不同压力下的饱和温度组成空分装置的几个系统整个空分装置必须解决以下几个问题：一、如何清除空气中的杂质；二、如何为装置提供带压的空气；三、如何将空气冷却到液化温度；四、如何将空气分离成氧、氮；五、如何将产品送到用户；六、如何控制制氧过程中的正常进行。为此，空分装置中相对应的建立了以下几个系统：一、杂质的清除系统（空气过滤器和纯化系统）；二、空气加压系统（空压机及增压机系统）；三、空气的冷却和液化系统（预冷系统和膨胀机、换热器系统）；四、空气的精馏系统（分馏塔系统）；五、产品的输送、贮存系统（压氮系统和液体贮存系统）；六、仪电控制系统。组成空分装置的几个系统整个空分装置必须解决以下几个问题：流程叙述

本装置为分子筛净化空气、空气增压、膨胀空气进下塔、氧气内压缩流程，带中压空气增压透平膨胀机，采用规整填料上塔、增效氩塔工艺。原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机，经原料空气压缩机压缩后进入空气冷却塔冷却。冷却水为经水冷塔冷却后的水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化器的切换周期约为480分钟，定时自动切换。流程叙述

本装置为分子筛净化空气、空气增压、膨净化后的空气分为两股：一股进入低压板式换热器，与返流的气体换热后出换热器底部后进入下塔；另一股去空气增压机。进入空气增压机的空气经增压机第一段增压后分为两股：一股直接出增压机，经后过冷器冷却后进入膨胀机的增压风机中增压，然后被冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，再从高压板式换热器中部抽出进入膨胀机去膨胀。膨胀后的空气送入下塔。另一股空气在增压机的第二段继续增压并经后冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，与高压液氧及返流污氮气体换热。这部分高压空气从换热器底部抽出经节流进入下塔。空气经下塔初步精馏后，获得液空和污液氮，并经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，并经液氧泵压缩后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，进入氧气管网。另抽取液氧送入液氧贮存系统。在下塔顶部获得纯液氮，送入液氮贮存系统。

净化后的空气分为两股：一股进入低压板式换热器，

在下塔顶部抽取压力氮气，经低压板式换热器复热后出冷箱，进入氮气管网。从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入增效粗氩塔，氩馏份经增效粗氩塔精馏后得到粗氩气。粗氩气经过低压板式换热器复热后出冷箱，可以与污氮气汇合去水冷塔也可以单独作为粗氩气产品。从上塔顶部抽取低压纯氮气经过冷器、低压板式换热器复热后送入水冷塔或送入用户管网。从上塔上部引出污氮气经过冷器、低压板式换热器和高压板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的蒸汽加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。下面分别介绍流程中的各个系统。在下塔顶部抽取压力氮气，经低压板式换热器复热后1、空气过滤系统在工业区的空气含尘量一般为1-5mg/m3。灰尘粒度为0.5-20μm，以10000m3/h制氧机的加工空气量估算，每天随加工空气带到空分装置的灰尘就有10kg之多。空压机如果直接吸入这样脏的空气，很快就会损坏，因此，在进入空压机之前均设置空气过滤器，清除空气中的固体杂质。固体杂质颗粒直径大于100μm的在重力作用下会自动降落，小0.1μm的极小粒子不致引起危害,所以需要净除的对象为100-0.1μm的尘粒,空气过滤器主要捕集的是10０-0.1μm的尘粒.净除后空气中含固体杂质的量小于0.5mg/m3。1、空气过滤系统在工业区的空气含尘量一般为1-5一、除尘的方式：1、过滤除尘：使含尘气体通过滤料，将尘粒分离捕集。2、惯性除尘：是使气流进行急剧的方向改变，借尘粒本身的惯性力作用将其分离。3、离心力除尘：使含尘气体作旋转运动。4、洗涤除尘：液滴、液膜、气泡、粘附。5、静电除尘。二、过滤器的分类：空气过滤器可分为干式或湿式两种。干式过滤器属于表面式过滤器，靠织物网眼阻挡尘粒；湿式过滤器靠油膜粘住灰尘。1、湿式过滤器在空分装置中常见的有两种：拉西环式或链带式过滤器。拉西环过滤器由于过滤效率不高，只适用于小型空分装置。而链带式过滤器的缺点是除尘后的空气中含有少量的油滴，一旦空气量加大，气流速度增大，含油量会大大增加。一、除尘的方式：2、干式过滤器1）卷帘式过滤器也叫干带式空气过滤器。它由一个电动机变速传动，随着灰尘的积聚，空气通过干带的阻力增大，当超过规定值时，带电接点的差压计将电机接通，使干带转动。当阻力恢复正常后，即自动停止转动。2）袋式过滤器空气从顶部进入，经分配器后进入袋内，经滤袋过滤后由下部流出。积聚在袋上的灰尘由反吹风机吹落，当灰尘在滤袋上积累到阻力达980Pa时，反吹罗茨风机及反吹环自动启动，反吹空气通过胶皮软管进入反吹装置，并设有限位开关，能上下来回移动。主要用于北方，因南方空气湿度大，灰尘粘在布上，很难除去。3）脉冲式过滤器，又叫自洁式过滤器，结构：由高效过滤筒、文氏管、自洁专用喷头、反吹系统、控制系统等组成。使用方式：在吸气负压作用下，空气穿过高效过滤筒，粉尘由于重力、静电和接触被阻留。这种过滤器适用于尘量较大的地区，过滤效率高且便于维护。我们选用的就是这种．2、干式过滤器自洁式过滤器自洁式过滤器

原料空气压缩机和增压空气压缩机

作用：提供带压原料空气结构：成套进口德国曼透平公司的产品，由汽轮机拖动两台离心式压缩机使用：原料空压机排气量：251000Nm3/h,0.595MPa(A)

增压机流量压力一级:6000Nm3/h,0.80MPa(A)一段：25000Nm3/h,2.82MPa(A)二段：83000Nm3/h,7.30MPa(A)2、空压机及增压机系统原料空气压缩机和2、空压机及增压机系统原料空气压缩机和增压空气压缩机

原料空气压缩机和增压空气压缩机均采用离心式压缩机，由透平蒸汽轮机驱动。原料空气压缩机的作用是为装置提供带压原料气，增压空气压缩机的作用是为装置提供膨胀及液氧气化的气源。原料空压机与增压空压机采用一台汽轮机拖动的形式，节省投资及运行费用。原料空气压缩机和增压空气压缩机

原料空气压缩机和增压空气原料空气压缩机空压机为水平剖分外挂悬臂蜗室结构，第一级叶轮外挂悬臂，入口处带有可调进口导叶，第二、三、四级叶轮与一级叶轮同向布置，一、二、三级后均设内置式中间冷却器。含尘空气进入空气过滤器，过滤掉其中机械颗粒、粉尘等后，经入口导向叶片进入空气压缩机，经三段四级压缩后到空分装置。原料空气压缩机空压机为水平剖分外挂悬臂蜗室结构，第一级叶增压空气压缩机型式：整体齿轮式进入空气增压机的空气经增压机第一段增压后分为两股：一股直接出增压机，经后冷却器冷却后进入膨胀机的增压风机中增压，然后被冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，再从高压板式换热器中部抽出进入膨胀机去膨胀。膨胀后的空气直接送入下塔。另一股空气在增压机的第二段继续增压并经后冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，与高压液氧及返流污氮气体换热。这部分高压空气从换热器底部抽出经节流进入下塔。增压空气压缩机型式：整体齿轮式

工艺流程工艺流程3、预冷系统空气冷却塔作用：把空压机出来的高温气体（<116℃）冷却到17℃结构：填料塔使用方式：空气从空冷塔下部进入，在填料表面与自上而下流过的冷却水和常温水进行热质交换，使空气冷却并洗除空气中的一些有害杂质，冷却水来自水冷塔。3、预冷系统空气冷却塔工作原理及流程它的作用是利用氮气或污氮含水分的不饱和度以及出塔温度与循环水温存在温差，使水温降低；再通过水作介质降低加工空气进入后系统的温度，同时降低空气中的饱和含水量。空冷塔的作用：干燥、冷却、洗涤、缓冲。氮水预冷器主要由两个塔组成：一个水冷却塔、一个空气冷却塔。由分馏塔出来的氮气或污氮温度较低，含湿量亦较小，相对湿度约30%，在水冷塔内与温度较高的冷却水相遇，进行热交换。同时由于干燥氮气或污氮的吸湿作用（含水不饱和性），带走水分，由于水分蒸发吸热，使冷却水本身的温度降低，这是使冷却水降温的主要因素。常温水经过水泵输送到空冷塔的中部喷淋；经过降温的水，自水冷塔出来，再由泵输送到空气冷却塔上部喷淋，与压缩空气相遇，进行热交换，使压缩空气温度降低，饱和含水量减少。此外对空气进行一次水洗，对清除其中的杂质和酸性气体是有利的。工作原理及流程它的作用是利用氮气或污氮含水分的不饱和度以

工艺流程工艺流程4、

纯化系统分子筛纯化系统作用：吸附空气中水分、乙炔、CO2及一些碳氢化合物。结构：卧式圆筒体，内设支承栅架。使用方式：由于分子筛的吸附特性将空气中的水份、乙炔、CO2等吸附，后被高温气体反向再生。分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生。4、纯化系统分子筛纯化系统设置此系统的必要性空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组分外，还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等固体杂质。这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害，固体杂质会磨损空压机运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效果；水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出，将堵塞设备及气体管道，致使空分装置无法生产；乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生，所以为了保证制氧机的安全运行，清除这些杂质是非常有必要的。设置此系统的必要性空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组关于吸附的几个概念

吸附：某种物质的分子在一种多孔固体表面浓聚的现象称之为吸附。被吸附的物质叫“吸附质”，而具有多孔的固体表面的吸附相称作“吸附剂”。吸附热：吸附使表面力饱和，表面能降低，因而吸附过程放热，所放出的热量称为吸附热。动态平衡：指吸附和解吸的分子数相等，处于平衡状态。吸附剂失去了吸附能力，此时被吸附的量达到了最大值，即饱和。当吸附达到饱和时，使吸附质从吸附剂表面脱离，从而恢复吸附剂的使用能力的过程称为解吸（或再生），解吸需要吸热称为“脱附热”。空气分离常用的吸附剂有硅胶、铝胶、分子筛关于吸附的几个概念

吸附：某种物质的分子在一种多孔固体本装置技术特点分子筛吸附系统采用长周期，双层床净化技术，切换系统采用无冲击切换控制技术，其作用是吸附空气中的水份、二氧化碳、乙炔、丙稀、丙烷、重烃等杂质。分子筛吸附器采用双层床结构，底层活性氧化铝床层可有效地保护分子筛，延长分子筛使用寿命，同时采用双层床也使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约了再生能耗。本装置技术特点分子筛吸附系统采用长周期，双层床净化技术，切换分子筛具有的吸附特点：

分子筛吸附剂的吸附特点：１、选择吸附，根据分子大小不同选择吸附。２、干燥度很高，分子筛比其它吸附剂可获得露点更低的干燥气体。３、有其吸附能力，分子筛在吸附水的同时，还能吸附乙炔、二氧化碳等其它气体，水分首先被吸附，吸附顺序是水>乙炔>二氧化碳。４、分子筛具有高的稳定性，在温度高达700℃时，仍具有不熔性的热稳定性。５、有简单的加热可使其再生。目前空分上使用的分子筛都是13x分子筛分子筛具有的吸附特点：

分子筛吸附剂的吸附特点：分子筛的吸附顺序。

CH4C2H6C3H8N2OC2H4CO2C2H2C3H6nC4H10iC4H10C6H6C3H6OO3NOH2O甲烷 CH4乙烷 C2H6丙烷

C3H8一氧化二氮 N2O乙烯

C2H4二氧化碳 CO2乙炔 C2H2丙烯 C3H6正丁烷 nC4H10异丁烷

iC4H10苯 C6H6丙酮 C3H6O臭氧 O3一氧化氮 NO水 H2O设计吸附率CO2含量为0.1ppm时的吸附率0%0%65%65%85%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%0%0%50%50%70%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%分子筛的吸附顺序。CH4CO2甲烷 CH4设计

工艺流程工艺流程

5、膨胀机系统膨胀机作用：膨胀机是空分设备的心脏部机之一，由气体在膨胀机中等熵膨胀而制取冷量，补充系统冷损。

5、膨胀机系统膨胀机透平膨胀机制冷的基本原理膨胀机是为空分装置提供冷量的设备，根据能量转换和守恒定律，气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外作功时，气体的能量（焓值i）一定要减少，从而使气体本身强烈地冷却，而达到制冷的目的。透平膨胀机制冷的基本原理膨胀机是为空分装置提供冷量的设备影响膨胀机制冷量大小的因素1、膨胀量：

膨胀量越大，影响氧提取率，氧提取率越底，膨胀量需同时满足冷量平衡及精馏工况的需求。2、

机前温度：提高机前温度，单位制冷量提高；3、

机前压力：提高机前压力，增大膨胀比，单位制冷量提高；4、

绝热效率。影响膨胀机制冷量大小的因素1、膨胀量：透平膨胀机的调节方法从膨胀机制冷量的公式，可以看出Q=Gh0ηs如果改变制冷量Q，可以通过改变气体的流量G、等熵焓降h0及其等熵效率ηs三个因素中的任何一个来实现。通常把改变膨胀气体在进出口状态参数的调节，称为质的调节；改变气体流量的调节称为量的调节。1、进口节流调节通过进口调节阀开度的变化，改变膨胀机前的气流压力，从而膨胀机的焓降h0及其等熵效率ηs同时发生变化，以实现调节产冷量的目的。２、转动喷嘴叶片角的流量调节这种调节是利用转动喷嘴叶片，因而改变其流通面积，达到改变膨胀机的流量，从而改变其制冷量。３、改变转速通过关小回流阀来改变膨胀机的转速，达到调节冷量的效果。透平膨胀机的调节方法从膨胀机制冷量的公式，可以看出另一种降温的方法节流降温一、节流流体经阀门、缩径时受到局部的阻力而造成压力有较大的降落的过程，称为节流过程。节流因摩擦阻力的存在——不可逆过程——熵增过程；实际气体的节流：因为实际气体的焓值是温度、压力的函数，所以节流前后流体的温度要发生变化。二、影响节流温降的两个因素1、节流前的温度：节流前温度越低，温降越大；（空分中过冷器的设置就是利用上述理论）2、节流前后的压差：压差越大，温降越大。另一种降温的方法节流降温一、节流绝热节流与等熵膨胀的对比节流阀膨胀机结构简单，便于调节结构复杂可以在气液两相区工作不能大量带液制冷量小制冷量大，不但有节流效应，而且对外做功节流前温度越低，温降越大机前温度高，制冷量大绝热节流与等熵膨胀的对比节流阀膨胀机结构简单，便于调节结构复空分工艺流程课件6、换热系统热量传递的三种方式传导：它具有依靠物体内部的温度差或两个不同物体直接接触，在不产生相对运动，仅靠物体内部微粒的热运动传递了热量；对流：流体中温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递的过程；辐射：物体通过电磁波传递能量的过程。6、换热系统热量传递的三种方式一、主换热器低压板式换热器8台杭氧产品高压板式换热器2台美国CHART产品一、主换热器低压板式换热器8台杭氧产品主热交换器作用：进行多股流之间的热交换结构：为多层板翅式，各通道中的冷热气流通过翅片和隔板进行良好的热交换使用方式：对压缩空气进行冷却，直到达到接近液化温度，各返流流体在此被加热到常温。主热交换器主热交换器主热交换器空分工艺流程课件

工艺流程工艺流程空分工艺流程课件高压板式换热器高压板式换热器二、液空、液氮过冷器两台板翅式铝制换热器杭氧制造二、液空、液氮过冷器两台板翅式铝制换热器空分工艺流程课件

空气的精馏过程：利用氧、氮的沸点不同，混合液体吸收上升蒸汽的热量而部分蒸发，沸点较低的氮较多的蒸发，而上升蒸汽在放出热量而部分冷凝，沸点较高的氧较多的冷凝。这样蒸气中的氮浓度越来超高，液体中的氧浓度也越来越高。这样通过多次的部分蒸发与部分冷凝来完成整个精馏过程，从而将空气中的氧和氮分离开来。7、分馏塔系统空气的精馏过程：7、分馏塔系统本装置分馏塔系统的特点分馏塔系统是本套空分装置的核心系统，其作用是利用低温精馏来分离原料空气中的氧、氮，技术特点如下。采用国外引进的性能计算软件对装置进行流程优化分析，同时应用杭氧自行开发的并经过多套设备实际验证的更先进的精馏计算程序进行计算，保证系统具有最佳的技术经济指标。分馏塔系统采用规整填料塔技术，具有氧提取率高，能耗低，工艺先进，运行安全可靠，操作维护方便等优点。装置的上塔采用规整填料技术。装置的下塔采用专用于大型空分设备的四溢流塔板技术。本装置分馏塔系统的特点分馏塔系统是本套空分装置的核心系统，其流程设置增加粗氩增效塔，提高空分氧提取率，减少原料空压机的排量，降低能耗。冷箱内所有管路均采用专用软件进行应力分析计算，并采用高强度铝合金材料，确保管路不变形。对中压氧和高压空气管路采用不锈钢材料，不锈钢与铝合金的过渡接头采用进口产品。对带有高压差节流阀的管路进行管系振动分析，以确保管路在启动与正常工作时的可靠性。所有的容器支架、阀门支架、管路支架均经过严格的强度计算与冷补偿计算。支架均采用不锈钢材质，即保证了低温强度（普通碳钢具有低温冷脆性）又减少导热损失。流程设置增加粗氩增效塔，提高空分氧提取率，减少原料空压机的排分馏塔分馏塔上塔内部结构示意图上塔内部结构示意图下塔原理示意图BUBBLINGAREAGASGASLIQUIDSEPARATIONLIQUIDFROMGASENTRAINMENTDEGASINGOFLIQUIDCLEARLIQUIDDOWNCOMERCLEARANCEOUTLETWEIRINLETWEIRTRAYSPACINGDOWNCOMERSEALPANINLETBAFFLEWEIRCRESTDOWNCOMER

SEALAREA下塔原理示意图BUBBLINGAREAGASGASLIQU塔板上气体穿过液层塔板上气体穿过液层精馏系统模型精馏系统模型主冷凝蒸发器采用全浸式操作方式，不会产生干蒸发，且对于液氧通道采用截距较大的翅片与独特的补液措施，使大液池中低碳氢化合物浓度的液氧不断补充进主冷板式单元的液氧通道中，使单元内部液氧中碳氢化合物不浓缩。当液氧操作液位低于主冷凝蒸发器板式单元高度的80%时，报警系统立即报警。

——其次对于液氧通道采用截距较大的翅片，使液氧流动更通畅不易堵塞通道，并降低微小颗粒所产生的静电，从结构上根本解决了主冷内部的安全防爆问题。并且在液氧侧还有接地保护装置。

——再次，在整个液氧大池中，保持液氧侧较高的循环倍率，并通过加大液氧排放量使液氧底部不会出现易燃化合物的凝结。主冷凝蒸发器采用全浸式操作方式，不会产生干蒸发，且对于液氧通工艺流程工艺流程

三、空分设备的安全规定及一些事故案例三、空分设备的安全规定及一些事故案例空分装置的安全操作在正常生产时，冷凝蒸发器液氧中的乙炔、碳氢化合物是空分装置的主要引爆源，必须对其严格控制。液氧的安全排放是冷凝蒸发器防爆的一个有力措施，不能忽视。

主冷液氧液位不能长期处于低液位，尽可能避免低液位，低液位易造成乙炔等CH化合物增浓，造成危险。乙炔、碳氢化合物在液氧中的含量极限值规定如下:

化合物名称正常值报警值停车值乙炔0.01PPm0.1PPm1PPm碳氢化合物30PPm以下50PPm100PPm空分装置的安全操作在正常生产时，冷凝蒸发器液氧中的乙炔、碳氢一些空分装置的事故案例空分装置主冷乙炔、碳氢化合物超标后，引发的主冷凝蒸发器爆炸。一些空分装置的事故案例空分装置主冷乙炔、碳氢化合物超标后，引保温材料排放不当引起冷箱爆炸

预防措施：（1）

严格按照规定珠光砂排放规程；（2）

必须首先打开主冷箱顶部和板式冷箱顶部的所有人孔，适量通入冷箱密封气进行彻底加温；（3）

与此同时必须将冷箱内所有设备加温至常温；（4）

然后检查冷箱内气体的氧含量，若其氧含量超过20.95%，则应调整空分设备静置等待，直到符合标准。以上工作检查均合格，方可排砂；（5）

珠光砂的排放必须从冷箱顶部逐渐向下排放，下部人孔（包括珠光砂排放孔）严禁直接打开，珠光砂的排放应缓慢，若有冰块，必须从冷箱顶部取出．保温材料排放不当引起冷箱爆炸

预防措施：液氧泵及氧气管道的燃烧爆炸

氧气管道设计和操作不当会引起爆炸，摩擦发热，产生火花，燃烧爆炸。液氧泵及氧气管道的燃烧爆炸

氧气管道设计和操作不当会引3.27沙钢制氧厂氧气管道爆炸事故

2008/3/27沙钢制氧厂氧气管道爆炸,死亡2人.其中一人为沙钢正处干部,袁加宇厂长。教训：：开关氧气阀门要慢！不一定只是有杂质才会爆炸，氧气管道瞬间加压产生的高温可能是主因！送氧之前一定要记得先吹扫，之后送氧时氧气阀门一定要缓慢打开，速度千万不能快。直接原因1、吹扫不彻底。(吹了2次)

2、阀门前后压差大，未充压。(阀前20公斤氧气压力)3、也是最重要的一点，从该阀门拆卸后从该阀的旁通阀中发现有油。间接原因1、施工单位分3包，工程质量存在一定的问题。2、管道连接未氩弧焊打底，且发现内有钢筋一根。3、也是最重要的一点，公司赶时间赶进度。3.27沙钢制氧厂氧气管道爆炸事故

2008/3/27沙钢制其他事故案例1996年3月2日，江西新余钢铁厂6000m3／h空分设备在未发现异常征兆的情况下，板翅式主冷凝蒸发器突然发生爆炸，设备损坏严重，爆炸冲击波将周围建筑物玻璃震碎。1996年7月18日，哈尔滨气化厂空分分厂10000m3／h空分设备主冷发生爆炸，主冷和上塔报废。1997年5月16日，辽宁抚顺乙烯化工厂6000m3／h空分塔发生恶性爆炸，设备、厂房均遭严重毁坏，4人死亡、4人重伤、27人轻伤。1997年12月25日，马来西亚宾突鲁壳牌石油公司一套80000m3／h空分设备发生恶性爆炸。爆炸始于主冷凝蒸发器，并扩大到塔身；整个下塔压入地内；上塔和主冷被炸飞到750米以外；5公里内窗框玻璃震碎，200公里之外可以听到爆炸声，飞出的金属击破石油和煤油储罐而引发大火。2000年8月21日，江西萍乡钢铁公司制氧厂1500m3／h空分装置检修现场发生燃爆事故，造成22人死亡、7人重伤、17人轻伤。其他事故案例1996年3月2日，江西新余钢铁厂6000m3／2003年8月22日，马鞍山钢铁公司氧气厂20000m3／h空分设备安装时发生爆燃，人被弹出，并35％烧伤，经抢救脱险。2003年9月17日，湖南冷水江钢铁公司10000m3／h空分设备在安装时，一股气喷爆出来，焊工被击出跌落平台，抢救无效死亡。2006.5.30日15时，浙江义乌市凌云立交桥工地，一人在卸氧气瓶过程中发生气瓶碰撞，引发爆炸，该人当场死亡。事故发生情况为：死者冯XX，男，29岁，从2003年开始从事气瓶运输及气体销售工作。冯在给一工地卸氧气瓶时，爆炸突然在车厢上发生，冯当场被炸得血肉横飞，只剩下一条胳膊、一只脚、一片后脑壳，惨不忍睹。有一碎片（约10公斤）飞出约160米远，砸坏了变压器油箱，弹起后又砸坏一工棚墙上的薄铁板。原因是一只氧气瓶爆炸，一碎片击中一只倒在车边的乙炔瓶，导致乙炔瓶底部被炸开。因为容器本身不能承受正常的工作压力，气瓶充装单位是浙南一个地下黑市场购买来路不明的旧钢瓶。在调查中，就发现工地上2只这样的、超期很久（钢印都模糊不清）、且看不清是充装那类气体的气瓶（实际由义乌市XX气体公司充装，为氧气）而这些气瓶的产权（包括爆炸的那只）都属该公司。空分工艺流程课件工业气体的安全防止窒息引起死亡的措施：

a、防止氮气的局部增浓，如有增浓做出标记，并加以强制通风；ｂ、严禁人员进入氮气增浓区域；ｃ、人员进入氮气容器或管道前，必须检查确认无氮气增浓方能进去，并在安全人员的监督下进行。工业气体的安全防止窒息引起死亡的措施：低温液体的安全储运措施1、液化气体只能装入专用容器中，用专用的颜色标明容器用途，并做上标记；2、容器内贮存的液化气体会不断的气化，应当在容器上装设安全阀或安全膜片，如没有这些装置时，气体出口应该经常打开，对于只有小输入口的容器，不能传递加温液化气体；3、不能直接接触低温容器，管道，液化气体，必须配载相应的保护制服。低温液体的安全储运措施1、液化气体只能装入专用容器中，用专用充装站的安全

1、氧气流通严禁油脂；

2、氧气放散严禁烟火；

3、氧气包括液氧、液空和氮气设备管道上铺设防静电积累的放静电接地装置。

4、防水；

5、严禁吸烟、明火；

6、人员穿戴不带有铁钉的鞋子，衣着也要禁油，防静电；

7、防超压充装站的安全

1、氧气流通严禁油脂；四、空分装置的施工四、空分装置的施工空分装置的施工空分冷箱施工先进行冷箱拼装、设备吊装，再进行管道安装、系统试压，最后进行系统吹扫、整体冷试和充填珠光砂。空分冷箱施工区域狭小，高空立体交叉施工多，施工技术要求高，施工难度大，必须做好充分的施工准备。空分装置的施工空分冷箱施工先进行冷箱拼装、设备冷箱和塔内设备安装

冷箱是空分塔的外壳，由型钢和钢板组焊成的冷箱板拼装而成，各相邻冷箱板之间由安装螺栓连接，外面采用密封连续焊，里面采用间断焊。冷箱安装采取将两块冷箱板在地面拼接、然后吊装的施工方法。冷箱板拼接的尺寸误差直接影响整个冷箱的拼装质量。因此，在施工现场利用钢平台设置一个拼接平台，拼接平台找平以后用小钢板将每块钢平台连接起来。为减小冷箱板拼接过程中的变形量，拼接时采取了反变形法：即当冷箱板骨架内侧焊接时，让两块冷箱板呈自由状态，间断焊接完毕后，将两块冷箱板翻身，调整好尺寸，然后将其四角刚性固定，先间断焊，最后满焊，使两面的变形尽量抵消掉，从而保证冷箱板的拼接质量。冷箱和塔内设备安装冷箱是空分塔的外壳，由型钢和钢板组焊成的冷箱内一般有分馏塔、主热交换器、粗氩塔、精氩塔等多台设备，在冷箱拼装和设备吊装时，要充分考虑施工方法的可行性、安全性、合理性和经济性，合理安排冷箱板的拼装和设备吊装的顺序。每层第一块冷箱板吊装就位后，为安全起见，必须及时采取临时稳固措施，一般采取拉缆绳与刚性斜撑固定相结合的方法。设备吊装前，在设备上需安装吊耳。如需捆扎设备时，必须对设备本体采取保护措施，避免钢丝绳与设备本体直接接触。冷箱内一般有分馏塔、主热交换器、粗氩塔、精氩塔等多台设备，在管道脱脂、配管和焊接

空分塔低温深冷，氧气助燃，遇油易爆。因此，必须对空分塔内设备、管道、阀门、管件等进行脱脂处理。铝制件的脱脂，严禁使用四氯化碳溶剂，必须用聚（全）氯乙烯或三氯乙烯溶剂，非铝制件均用四氯化碳（国家已禁用）进行脱脂。脱脂后的管道、阀门、管件等均用白布扎口密封。空分塔内管线错综复杂，管道安装必须按照以下原则：先大管，后小管，先下部，后上部，先主管，后辅管；先预制，后配置；加热管与低温管、液体容器壁面距离不小于300mm；管道脱脂、配管和焊接空分塔低温深冷，氧气助燃，遇油易爆。因管道预制场的地面上须铺设4mm厚的橡皮垫，工具使用不锈钢丝刷、铝制水平尺、木榔头、尼龙绳等。补偿管道不得随意改动，液体管的水平走向按流向倾斜5%.仪表管在安装过程中要编号、挂牌，每装一根都要认真核实，避免漏装或错装。铝制管道焊接与其他材质相比，具有特殊性。为保证焊接质量，应严格按焊接工艺规定执行。焊接铝合金的焊工均须经过严格培训，考试合格后，发上岗证书，方可上岗操作。交流钨极手工氩弧焊机在正式使用前要全面检查并调试好，保证水气无漏、无阻，电流稳定及高频引弧，氩气纯度不低于99.99%.管道预制场的地面上须铺设4mm厚的橡皮垫，工具使用不锈钢清洁的焊丝和接口是保证质量的前提。铝合金焊丝的一般处理过程为：碱洗—清水冲洗—中和—烘干。接口边缘一般用电动刮刀将接口两侧各20mm内的氧化膜除去，清理好后不得再接触脏东西，并尽可能当天焊完，如隔天焊接再用不锈钢刷除去新的氧化膜。焊接时，不允许钨棒与工件接触引弧，应将钨极在引弧板上燃烧炽热后，再到焊缝处引弧。熄弧时应将弧坑填满，缩小熔池，避免产生缩孔，终点结合处应焊过头20～30mm.配焊口应避免强制进行，以减小焊接后产生较大的残余应力。对口应做到内壁剂平，错边量不得超过管壁厚度的10%，且不大于1毫米，内壁同样要求光洁，不得有毛刺、粒屑。内部不加衬圈焊口，要求间隙尽可能等于零，特别是仰焊部位，管内壁应倒1～1.5毫米的圆角。使用衬圈时，衬圈必须与管壁贴紧。清洁的焊丝和接口是保证质量的前提。铝合金焊丝的一般处理过程为空分塔管路压力试验

空分塔内所有管道安装结束，拍片合格后，即可作系统压力试验。根据工作压力，空分塔压力试验共分低压、中压和膨胀前空气系统三个系统。试验介质采用干燥无油的压缩空气。气源由仪表空气压缩机提供，通过高压皮带将气源和试压系统连接起来。试压顺序先膨胀前空气系统，再中压系统，最后低压系统。试压检漏剂采用中性无脂肥皂粉。检漏步序：冲压至0.02MPa—焊口、法兰等连接件外检漏—处理后升压至0.05MPa—再检漏—保压1小时—升压至设计压力保证1小时—检查外部泄露情况—合格后减压。

空分塔管路压力试验空分塔内所有管道安装结束，拍片合格后，即

试压主要的泄漏点有以下几种情况：管道焊缝处漏，多为气孔缺陷；连接法兰处漏，多为垫片质量或螺栓未均匀拧紧所致；阀门外漏，压盖法兰或阀杆处漏；阀门内漏，阀门关闭不严，需研磨加工。试压主要的泄漏点有以下几种情况：管道焊缝处漏，多为气孔缺陷空分塔系统吹扫、

整体冷试和充填珠光砂空分塔系统吹扫一般应先吹扫塔外系统，后吹扫塔内系统，要一部分接一部分进行。吹扫压力中压系统应保持0.25～0.4MPa，低压系统保持在0.04～0.05MPa，各系统吹扫应反复多次，时间不少于4小时。整体冷试前，应对空分塔进行全面加温和吹冷，冷试应依次将分馏塔、冷凝蒸发器等主要设备冷却到尽量低的温度，各保持1～2小时，然后冷却整个分馏塔，使所有的压力容器和管道外表面结上白霜，并保持3～4小时。整体冷试合格后，即可充填珠光砂。充填时，各容器和管道内均充气，并保持一定压力，然后微开各计器管小阀，各温度计均通电，以便检查计器管路和温度计电缆在充填珠光砂过程中是否受损（温度计很难检查出）。此外，在充填口处应采取安全防护措施。空分塔系统吹扫、

整体冷试和充填珠光砂空分塔系统吹扫一般图片施工现场图片图片施工现场图片土建第一挖土建第一挖土建施工土建施工压缩机厂房基础压缩机厂房基础压缩机厂房初具规模压缩机厂房初具规模开始吊装的冷箱板开始吊装的冷箱板空分装置安装进展空分装置安装进展空分装置安装进展空分装置安装进展结束语

目前，空分装置正在紧锣密鼓的筹建之中，空分分厂全体员工正在以饱满的热情投身到各项准备工作中，我们的目标：向各界区输送合格的氧、氮产品。结束语目前，空分装置正在紧锣密鼓的筹建之中，空分分厂全体员空分工艺流程课件空分工艺制作单位：空分分厂制作人:Tel:20XX年XX月空分工艺目录一、概述1、空分的含义2、空分行业介绍3、空气分离的方法4、空分设备的应用二、我公司配套的空分装置的流程和特点1、装置的流程2、装置的性能参数3、按流程的顺序分别介绍各个系统三、空分设备的安全规定及一些事故案例四、空分装置的施工目录一、概述一、概述

空分的含义空分的含义：空分，顾名思义即空气的分离，是利用不同的方法将空气中的各组分分离开来，从而获得所需要的氧气、氮气及一些稀有气体的过程。

空分的含义空分的含义：空分，顾名思义即空气的分离，是利用不空分行业介绍

1903年，德国人卡尔·林德发明制造了世界上第一台深冷（低温）法生产氧气的空分设备，采用高压节流单塔流程，产氧量10m3/h。到目前为止，世界上从事空分行业的大型公司有：德国林德法国液空英国BOC美国APCI和Praxair中国杭氧、川空、开空1934年，中国首次从日本、德国引进一套两国拼凑的15m3/h空分设备，由日本人安装于青岛“中国瓦斯工厂”。空分行业介绍1903年，德国人卡尔·林德发明1949年，全国只有进口的小空分设备89套，总容量只有3415m3/h。1953年底，哈尔滨第一机械厂首次试制成功了两套30m3/h空分设备。杭氧从1955年试制空分设备，1956年起形成批量生产。至2000年底全国共生产空分设备130多种规格，8339套，其中1000m3/h以上的大中空分设备580套。全国空分生产氧的能力达277万m3/h。最近几年的空分设备大型化发展更加迅猛。我国的中大型空分设备发展至今，期间经历了六代变革：第一代：铝带蓄冷器型；第二代：石头蓄冷器型；第三代：可逆式切换板翅换热器型；第四代：常温分子筛吸附型；第五代：分子筛吸附+增压透平膨胀机型；第六代：规整填料塔+无氢制氩型。目前世界上最大的空分设备是法液空供加拿大长湖化工项目配套的113880m3/h，我国现在已具备生产60000m3/h等级大型空分设备的能力。

1949年，全国只有进口的小空分设备89套，总容量只有341空气分离的方法

空气中的主要成分是氧气、氮气、氩气、二氧化碳以及一些其它气体和杂质。它们在空气中分别以分子的状态存在,数目非常多，并且永不停息地作无规则的运动，均匀地相互搀混在一起，要将它们分开，目前主要有三种方法：低温法、吸附法、膜分离法。空气中主要组分的性质如下：名称化学符号沸点℃101.325KPa熔点℃101.325KPa密度临界点Kg/m3气体Kg/l液体℃氮N2

-195.8-209.861.250.81-147氧O2-183-218.41.431.14-119氩Ar-185.7-189.21.7821.4-122空气分离的方法空气中的主要成分是氧气、氮气、

1、低温法：原理：是根据空气中各组分的沸点不同，经加压、预冷、纯化、并利用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化，再进行精馏，从而获得所需要的氧气、氮气及其它稀有气体的过程。具体原理为空气经过增压膨胀对外作功处于冷凝温度,当穿过比它温度低的氧、氮组成的液体层时,由于气、液之间温度差的存在,要进行热交换,温度低的液体吸收热量开始蒸发,其中氮组分首先蒸发,温度较高的气体冷凝,放出冷凝热,气体冷凝时,首先冷凝氧组分.此过程一直进行到气、液处于平衡状态。这时,液相由于蒸发,使氮组分减少,同时由于气相冷凝的氧也进入液相,因此液相的氧浓度增加了,同样气相由于冷凝,使氧组分减少,同时由于液相的氮进入气相,因此气相的氮浓度增加了.1、低温法：多次的重复上述过程,气相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度也能不断的增加.这样经过多次的蒸发与冷凝就能完成整个精馏过程,从而将空气中的氧和氮分离开来。

2、吸附法：

原理：利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点，有的分子筛（如5A、13X等）对氮具有较强的吸附性能，让氧分子通过，可得到较高纯度的氧气；有的分子筛（碳分子筛等）对氧具有较强的吸附性能，让氮分子通过，可得到较高纯度的氮气，从而实现空气的分离。但吸附法目前的氧气纯度只有93%左右。3、膜分离法：

原理：它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧气穿透过薄膜的速度约为氮的4-5倍，从而实现氧、氮的分离。膜分离的富氧浓度只能达到28～35%O2。目前应用较多的是低温法（又叫深度冷冻法）。它的优点：生产量大，产品纯度高，电耗低且可得到液态产品，故应用广泛。多次的重复上述过程,气相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度也能空分设备的应用一、钢铁行业：高炉炼铁的富氧粉煤送风、转炉氧气顶吹、电炉富氧炼钢；氩气参与炼钢冶炼。二、有色金属富氧冶炼；三、机械工业，金属焊接等；四、石化工业，塑料，化纤合成，保护气；五、化肥工业合成氨用氮，造气用氧；六、煤气化工程造气用氧；七、国防工业：氢氧发动机、火箭燃料、液氧炸药；八、浮法玻璃锡池氮气保护；九、低温工程，航天工业；十、医用氧，氮气保鲜，半导体等.空分设备的应用一、钢铁行业：高炉炼铁的富氧粉煤送风、转炉氧气二、我公司配套的空分装置的流程和特点二、我公司配套的空分装置的流程和特点我公司采用的空分装置特点本界区空分装置共三期六套，其中主精馏塔由杭州杭氧股份公司制造，单套空分装置制氧能力48,000Nm3/h，制氮能力80000Nm3/h，同时副产工厂空气、仪表空气、液氮和液氧。本装置生产的纯度为99.8%的氧气主要供下游气化装置使用，作为气化炉的原料气参加反应；纯度为99.99%的氮气供下游工艺生产使用，作为保护气和吹扫用气；副产的工厂空气、仪表空气供所有化工区各分厂和正常生产动力车间生产装置使用，作为仪表气源和吹扫用气。我公司采用的空分装置特点装置的流程形式我们的设备采用的是单泵内压缩、空气增压循环、膨胀空气进下塔的内压缩流程。空分装置流程主要分外压缩、内压缩外压缩就是利用氧气压缩机将空分装置出来的低压产品氧气压缩至用户所需要的压力等级。内压缩是采用液氧泵对产品液氧进行压缩，然后换热汽化的一种流程形式。内压缩流程分类内压缩流程的形式比较多，根据流程形式大致分为三种：1、单泵、双（多）泵内压缩流程。2、空气增压循环和氮气增压循环。3、膨胀空气进上塔和膨胀空气进下塔。内压缩流程的优点1、取消了氧压机，无高温气氧，火险隐患小，安全性好。2、从主冷大量抽取液氧，使碳氢化合物的积聚的可能性降低。装置的流程形式我们的设备采用的是单泵内压缩、空气增压循环、膨装置性能参数产品产量Nm3/h纯度压力MPaG备注氧气48,00099.8O24.7内压缩液氧30099.8O20.16折合气态氮气I25,000≤10ppmO20.4下塔抽取氮气II10,000≤10ppmO24.1开车时用气量包含在氮气I中氮气III55,000≤10ppmO20.008暂通水冷塔装置性能参数产品产量Nm3/h纯度压力MPaG装置性能参数液氮300≤10ppmO20.2折合气态仪表空气6000无油、无尘压力露点：≤-40℃0.7增压机一级后抽出装置空气5000无油、无尘压力露点：≤-40℃0.4分子筛后抽出气化炉开工空气7000无油、无尘压力露点：≤-40℃0.4气化开车时使用、分子筛后抽出装置性能参数液氮300≤10ppmO20.2折合气态仪KDON-48000/80000型

空分装置简易流程空气蒸汽空冷塔膨胀机空压机下塔上塔增效塔

主冷压力氮气去压缩机分子筛高压氧气4.7MPa污氮气去水冷塔粗氩气低压氮气去水冷塔污氮气去分子筛KDON-48000/80000型

空分装置简易流程空气蒸汽氧、氮在不同压力下的饱和温度氧、氮在不同压力下的饱和温度组成空分装置的几个系统整个空分装置必须解决以下几个问题：一、如何清除空气中的杂质；二、如何为装置提供带压的空气；三、如何将空气冷却到液化温度；四、如何将空气分离成氧、氮；五、如何将产品送到用户；六、如何控制制氧过程中的正常进行。为此，空分装置中相对应的建立了以下几个系统：一、杂质的清除系统（空气过滤器和纯化系统）；二、空气加压系统（空压机及增压机系统）；三、空气的冷却和液化系统（预冷系统和膨胀机、换热器系统）；四、空气的精馏系统（分馏塔系统）；五、产品的输送、贮存系统（压氮系统和液体贮存系统）；六、仪电控制系统。组成空分装置的几个系统整个空分装置必须解决以下几个问题：流程叙述

本装置为分子筛净化空气、空气增压、膨胀空气进下塔、氧气内压缩流程，带中压空气增压透平膨胀机，采用规整填料上塔、增效氩塔工艺。原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机，经原料空气压缩机压缩后进入空气冷却塔冷却。冷却水为经水冷塔冷却后的水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化器的切换周期约为480分钟，定时自动切换。流程叙述

本装置为分子筛净化空气、空气增压、膨净化后的空气分为两股：一股进入低压板式换热器，与返流的气体换热后出换热器底部后进入下塔；另一股去空气增压机。进入空气增压机的空气经增压机第一段增压后分为两股：一股直接出增压机，经后过冷器冷却后进入膨胀机的增压风机中增压，然后被冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，再从高压板式换热器中部抽出进入膨胀机去膨胀。膨胀后的空气送入下塔。另一股空气在增压机的第二段继续增压并经后冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，与高压液氧及返流污氮气体换热。这部分高压空气从换热器底部抽出经节流进入下塔。空气经下塔初步精馏后，获得液空和污液氮，并经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，并经液氧泵压缩后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，进入氧气管网。另抽取液氧送入液氧贮存系统。在下塔顶部获得纯液氮，送入液氮贮存系统。

净化后的空气分为两股：一股进入低压板式换热器，

在下塔顶部抽取压力氮气，经低压板式换热器复热后出冷箱，进入氮气管网。从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入增效粗氩塔，氩馏份经增效粗氩塔精馏后得到粗氩气。粗氩气经过低压板式换热器复热后出冷箱，可以与污氮气汇合去水冷塔也可以单独作为粗氩气产品。从上塔顶部抽取低压纯氮气经过冷器、低压板式换热器复热后送入水冷塔或送入用户管网。从上塔上部引出污氮气经过冷器、低压板式换热器和高压板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的蒸汽加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。下面分别介绍流程中的各个系统。在下塔顶部抽取压力氮气，经低压板式换热器复热后1、空气过滤系统在工业区的空气含尘量一般为1-5mg/m3。灰尘粒度为0.5-20μm，以10000m3/h制氧机的加工空气量估算，每天随加工空气带到空分装置的灰尘就有10kg之多。空压机如果直接吸入这样脏的空气，很快就会损坏，因此，在进入空压机之前均设置空气过滤器，清除空气中的固体杂质。固体杂质颗粒直径大于100μm的在重力作用下会自动降落，小0.1μm的极小粒子不致引起危害,所以需要净除的对象为100-0.1μm的尘粒,空气过滤器主要捕集的是10０-0.1μm的尘粒.净除后空气中含固体杂质的量小于0.5mg/m3。1、空气过滤系统在工业区的空气含尘量一般为1-5一、除尘的方式：1、过滤除尘：使含尘气体通过滤料，将尘粒分离捕集。2、惯性除尘：是使气流进行急剧的方向改变，借尘粒本身的惯性力作用将其分离。3、离心力除尘：使含尘气体作旋转运动。4、洗涤除尘：液滴、液膜、气泡、粘附。5、静电除尘。二、过滤器的分类：空气过滤器可分为干式或湿式两种。干式过滤器属于表面式过滤器，靠织物网眼阻挡尘粒；湿式过滤器靠油膜粘住灰尘。1、湿式过滤器在空分装置中常见的有两种：拉西环式或链带式过滤器。拉西环过滤器由于过滤效率不高，只适用于小型空分装置。而链带式过滤器的缺点是除尘后的空气中含有少量的油滴，一旦空气量加大，气流速度增大，含油量会大大增加。一、除尘的方式：2、干式过滤器1）卷帘式过滤器也叫干带式空气过滤器。它由一个电动机变速传动，随着灰尘的积聚，空气通过干带的阻力增大，当超过规定值时，带电接点的差压计将电机接通，使干带转动。当阻力恢复正常后，即自动停止转动。2）袋式过滤器空气从顶部进入，经分配器后进入袋内，经滤袋过滤后由下部流出。积聚在袋上的灰尘由反吹风机吹落，当灰尘在滤袋上积累到阻力达980Pa时，反吹罗茨风机及反吹环自动启动，反吹空气通过胶皮软管进入反吹装置，并设有限位开关，能上下来回移动。主要用于北方，因南方空气湿度大，灰尘粘在布上，很难除去。3）脉冲式过滤器，又叫自洁式过滤器，结构：由高效过滤筒、文氏管、自洁专用喷头、反吹系统、控制系统等组成。使用方式：在吸气负压作用下，空气穿过高效过滤筒，粉尘由于重力、静电和接触被阻留。这种过滤器适用于尘量较大的地区，过滤效率高且便于维护。我们选用的就是这种．2、干式过滤器自洁式过滤器自洁式过滤器

原料空气压缩机和增压空气压缩机

作用：提供带压原料空气结构：成套进口德国曼透平公司的产品，由汽轮机拖动两台离心式压缩机使用：原料空压机排气量：251000Nm3/h,0.595MPa(A)

增压机流量压力一级:6000Nm3/h,0.80MPa(A)一段：25000Nm3/h,2.82MPa(A)二段：83000Nm3/h,7.30MPa(A)2、空压机及增压机系统原料空气压缩机和2、空压机及增压机系统原料空气压缩机和增压空气压缩机

原料空气压缩机和增压空气压缩机均采用离心式压缩机，由透平蒸汽轮机驱动。原料空气压缩机的作用是为装置提供带压原料气，增压空气压缩机的作用是为装置提供膨胀及液氧气化的气源。原料空压机与增压空压机采用一台汽轮机拖动的形式，节省投资及运行费用。原料空气压缩机和增压空气压缩机

原料空气压缩机和增压空气原料空气压缩机空压机为水平剖分外挂悬臂蜗室结构，第一级叶轮外挂悬臂，入口处带有可调进口导叶，第二、三、四级叶轮与一级叶轮同向布置，一、二、三级后均设内置式中间冷却器。含尘空气进入空气过滤器，过滤掉其中机械颗粒、粉尘等后，经入口导向叶片进入空气压缩机，经三段四级压缩后到空分装置。原料空气压缩机空压机为水平剖分外挂悬臂蜗室结构，第一级叶增压空气压缩机型式：整体齿轮式进入空气增压机的空气经增压机第一段增压后分为两股：一股直接出增压机，经后冷却器冷却后进入膨胀机的增压风机中增压，然后被冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，再从高压板式换热器中部抽出进入膨胀机去膨胀。膨胀后的空气直接送入下塔。另一股空气在增压机的第二段继续增压并经后冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器，与高压液氧及返流污氮气体换热。这部分高压空气从换热器底部抽出经节流进入下塔。增压空气压缩机型式：整体齿轮式

工艺流程工艺流程3、预冷系统空气冷却塔作用：把空压机出来的高温气体（<116℃）冷却到17℃结构：填料塔使用方式：空气从空冷塔下部进入，在填料表面与自上而下流过的冷却水和常温水进行热质交换，使空气冷却并洗除空气中的一些有害杂质，冷却水来自水冷塔。3、预冷系统空气冷却塔工作原理及流程它的作用是利用氮气或污氮含水分的不饱和度以及出塔温度与循环水温存在温差，使水温降低；再通过水作介质降低加工空气进入后系统的温度，同时降低空气中的饱和含水量。空冷塔的作用：干燥、冷却、洗涤、缓冲。氮水预冷器主要由两个塔组成：一个水冷却塔、一个空气冷却塔。由分馏塔出来的氮气或污氮温度较低，含湿量亦较小，相对湿度约30%，在水冷塔内与温度较高的冷却水相遇，进行热交换。同时由于干燥氮气或污氮的吸湿作用（含水不饱和性），带走水分，由于水分蒸发吸热，使冷却水本身的温度降低，这是使冷却水降温的主要因素。常温水经过水泵输送到空冷塔的中部喷淋；经过降温的水，自水冷塔出来，再由泵输送到空气冷却塔上部喷淋，与压缩空气相遇，进行热交换，使压缩空气温度降低，饱和含水量减少。此外对空气进行一次水洗，对清除其中的杂质和酸性气体是有利的。工作原理及流程它的作用是利用氮气或污氮含水分的不饱和度以

工艺流程工艺流程4、

纯化系统分子筛纯化系统作用：吸附空气中水分、乙炔、CO2及一些碳氢化合物。结构：卧式圆筒体，内设支承栅架。使用方式：由于分子筛的吸附特性将空气中的水份、乙炔、CO2等吸附，后被高温气体反向再生。分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生。4、纯化系统分子筛纯化系统设置此系统的必要性空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组分外，还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等固体杂质。这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害，固体杂质会磨损空压机运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效果；水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出，将堵塞设备及气体管道，致使空分装置无法生产；乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生，所以为了保证制氧机的安全运行，清除这些杂质是非常有必要的。设置此系统的必要性空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组关于吸附的几个概念

吸附：某种物质的分子在一种多孔固体表面浓聚的现象称之为吸附。被吸附的物质叫“吸附质”，而具有多孔的固体表面的吸附相称作“吸附剂”。吸附热：吸附使表面力饱和，表面能降低，因而吸附过程放热，所放出的热量称为吸附热。动态平衡：指吸附和解吸的分子数相等，处于平衡状态。吸附剂失去了吸附能力，此时被吸附的量达到了最大值，即饱和。当吸附达到饱和时，使吸附质从吸附剂表面脱离，从而恢复吸附剂的使用能力的过程称为解吸（或再生），解吸需要吸热称为“脱附热”。空气分离常用的吸附剂有硅胶、铝胶、分子筛关于吸附的几个概念

吸附：某种物质的分子在一种多孔固体本装置技术特点分子筛吸附系统采用长周期，双层床净化技术，切换系统采用无冲击切换控制技术，其作用是吸附空气中的水份、二氧化碳、乙炔、丙稀、丙烷、重烃等杂质。分子筛吸附器采用双层床结构，底层活性氧化铝床层可有效地保护分子筛，延长分子筛使用寿命，同时采用双层床也使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约了再生能耗。本装置技术特点分子筛吸附系统采用长周期，双层床净化技术，切换分子筛具有的吸附特点：

分子筛吸附剂的吸附特点：１、选择吸附，根据分子大小不同选择吸附。２、干燥度很高，分子筛比其它吸附剂可获得露点更低的干燥气体。３、有其吸附能力，分子筛在吸附水的同时，还能吸附乙炔、二氧化碳等其它气体，水分首先被吸附，吸附顺序是水>乙炔>二氧化碳。４、分子筛具有高的稳定性，在温度高达700℃时，仍具有不熔性的热稳定性。５、有简单的加热可使其再生。目前空分上使用的分子筛都是13x分子筛分子筛具有的吸附特点：

分子筛吸附剂的吸附特点：分子筛的吸附顺序。

CH4C2H6C3H8N2OC2H4CO2C2H2C3H6nC4H10iC4H10C6H6C3H6OO3NOH2O甲烷 CH4乙烷 C2H6丙烷

C3H8一氧化二氮 N2O乙烯

C2H4二氧化碳 CO2乙炔 C2H2丙烯 C3H6正丁烷 nC4H10异丁烷

iC4H10苯 C6H6丙酮 C3H6O臭氧 O3一氧化氮 NO水 H2O设计吸附率CO2含量为0.1ppm时的吸附率0%0%65%65%85%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%0%0%50%50%70%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%分子筛的吸附顺序。CH4CO2甲烷 CH4设计

工艺流程工艺流程

5、膨胀机系统膨胀机作用：膨胀机是空分设备的心脏部机之一，由气体在膨胀机中等熵膨胀而制取冷量，补充系统冷损。

5、膨胀机系统膨胀机透平膨胀机制冷的基本原理膨胀机是为空分装置提供冷量的设备，根据能量转换和守恒定律，气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外作功时，气体的能量（焓值i）一定要减少，从而使气体本身强烈地冷却，而达到制冷的目的。透平膨胀机制冷的基本原理膨胀机是为空分装置提供冷量的设备影响膨胀机制冷量大小的因素1、膨胀量：

膨胀量越大，影响氧提取率，氧提取率越底，膨胀量需同时满足冷量平衡及精馏工况的需求。2、

机前温度：提高机前温度，单位制冷量提高；3、

机前压力：提高机前压力，增大膨胀比，单位制冷量提高；4、

绝热效率。影响膨胀机制冷量大小的因素1、膨胀量：透平膨胀机的调节方法从膨胀机制冷量的公式，可以看出Q=Gh0ηs如果改变制冷量Q，可以通过改变气体的流量G、等熵