空分分离工艺

二期甲醇工艺

——空分分离工艺了解二期空分工艺流程，掌握关键质量控制指标。培训对象：化工化验员培训目标：培训讲师：XXX01空分发展02工艺简介03清除杂质04空气压缩05空气预冷06空气净化07空气膨胀08空气分离09设备简介10氮气压缩

11后备系统

ContentsPage吸附法：让空气通过充填在某种多孔性物质—分子筛的吸附塔，利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点，有的分子筛对氮有较强的吸附性，让氧分子通过，可得纯度较高的氧气，有的分子筛对氧有较强吸附性，让氮分子通过，可得纯度较高的氮气。由于吸附剂的吸附容量有限，当吸附某种分子达到饱和时，就没有继续吸附的能力，需要将被吸附的物质驱赶掉，才能恢复吸附的能力，这一过程叫“再生”。因此为了保证连续供气，需要两个以上的吸附塔交替使用。再生的方法可采用加热提高温度的方法(TSA)或降低压力的方法(PSA)

这种方法流程简单，操作方便，运行成本较低，但要获得高纯度的产品较困难，产品氧纯度在93%左右。并且适于容量不太大（<4000m3/h）的分离装置。空气分离的方法

膜分离法：利用一些有机聚合膜的渗透选择性，当空气通过薄膜（0.1µm）或中空纤维膜时，氧气的穿透过薄膜的速度约为氮的4～5倍，从而实现氧、氮的分离。这种方法装置更为简单，操作方便，投资小但产品只能达到28%--35%的富氧空气，且规模只宜中小型化，只适用于富氧燃烧及医疗保健领域应用。

低温精馏法：利用空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程，将空气液化，通过精馏来达到不同组分分离的方法。这种方法较前两种方法可实现空气组分的全分离、产品精纯化、装置大型化、状态双元化（液态及气态）。故在生产装置工业化方面占据主导地位。低温精馏法和传统的分离相比，这些气体的分离需在100K以下的低温环境下才能实现，所以称之为低温法（或深冷法）。我车间的三套52000Nm3/h空分装置选用低温精馏法。

铝带蓄冷器冻结高低压空分流程(简称第一代空分)1956年4月杭氧集团有限公司前身承担了设计试制高低压流程3350m3/h空分设备的艰巨任务，在参观、剖析了吉林化肥厂从苏联进口的3350m3/h空分设备的基础上，通过近两年的努力，于1958年4月30日试制成功第一套3350m3/h空分设备。石头蓄冷器冻结全低压空分流程(简称第二代空分)切换式换热器冻结全低压空分流程(简称第三代空分)常温分子筛净化全低压空分流程(简称第四代空分)常温分子筛净化增压膨胀空分流程(简称第五代空分)常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩空分流程(第六代空分)空分设备的发展

1、甲醇厂空分装置共配备三套KDON-52000/30000空分装置，本空分装置采用低温精馏内压缩的方法将原料空气经过空气过滤、压缩、冷却洗涤、吸附净化、制冷、精馏等系统分离出氧、氮，为后系统提供纯度≥99.6%的氧气、纯度≥99.99%的氮气等各种不同压力等级的产品氮气，并生产液氧、液氮等低温液体产品，同时保证输送仪表空气与工厂空气的正常供给。工艺简介2、本车间生产工艺属于内压缩流程。是采用液氧泵对氧产品进行压缩的一种流程形式。化工与石化用户要求氧气压力很高，采用外压缩必须是氧透+活塞式氧压机，而内压缩流程则只用一台增压空压机替代了二台氧压机，其运行可靠性大大提高。内压缩流程取消了氧压机，因而无高温气氧，火险隐患小，安全性好。主冷大量抽取液氧，保证碳氢化合物的积聚可能性降到最低程度。产品液氧在高压下蒸发，使烃类物质积累的可能性大大降低。

内压缩流程是根据最终产品的压力、流量及使用特点等具体情况经过不断的优化计算，选择合理的流程组织方式、最佳的气化压力和循环流量，使空分设备的氧、氩提取率更高。

原料空气等温压缩膨胀制冷精馏分离产品输出

空气分离基本过程空气压缩空压机汽轮机增压机变速箱8.9MPa510℃联轴器采用膜片式联轴器，主要承受扭矩，要求材料具有较高的综合机械性能空气压缩机EIZ125-4 机型含义：E表示水平剖分结构的离心压缩机I表示带有安装在机壳内（紧凑式）的气体冷却器Z等温型压缩机125表示首级叶轮名义叶轮直径为125mm-4--表示转子由4级叶轮组成增压机 EBZ65-7机型含义：E表示离心式压缩机B表示筒型结构Z表示带外置式中间冷却器65表示首级叶轮名义叶轮直径为65cm-7-表示叶轮级数为7级。汽轮机HNKS50/71机型含义：H高进气参数14MPaN正常进气参数10MPaK凝汽式汽轮机空分系统配备的压缩机组

1空气压缩机从大气吸入275000Nm3/h的空气压缩至0.492MPa（G）后送往空分装置纯化系统。2出纯化器的5000Nm3/h空气作为全厂工厂空气送出。3纯化器的150200Nm3/h干燥空气进入增压机增压送出。3.1增压机第一段抽出1.212MPa（G）、流量为4000-8000Nm3/h的压缩空气送往仪表气球罐3.2增压机第二段抽出2.712Mpa（G）、流量为66600Nm3/h压缩空气送往膨胀机增压端。3.3压力6.712Mpa（G）、流量为79600Nm3/h的压缩空气从增压机末级送往空分装置冷箱。空压机组岗位工作任务汽轮机（ST101）进汽量：143.38T/h～156.24T/h进汽压力：8.812～9.82MPa(G)排汽压力：～-0.068MPa(G)进汽温度：480℃～510℃排汽温度：～62℃额定转速：～4350r/min电超速脱扣：5024r/min2.4.2空压机（C101）进气量：275000Nm3/h进气压力：～-0.003KPa排气压力：≤0.492MPa进气温度：～25℃转速：～4350r/min排气温度：～95℃临界转速：nc1：1253r/minnc2：4014r/min2.4.3增压机（C102）转速：～10272r/min临界转速：nc1：3350r/minnc2：13000r/min一段进气量：150200Nm3/h～157710Nm3/h进气压力：≤0.452MPa排气压力：≤1.296MPa抽出气量：4000Nm3/h~8000Nm3/h进气温度：～25℃排气温度：～95℃一段冷却器换热面积：2975m2二段：常用气量：～66600Nm3/h排气压力：≤2.712MPa工作温度：≤40℃三段排气量：≤79600Nm3/h进气压力：～2.712MPa排气压力：≤6.712MPa工作温度：≤40℃末段冷却器换热面积：315.3m2压缩机按结构或工作特征的分类原料空气经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质后，经空气透平压缩机压缩至0.492MPa(G)，经空气冷却塔预冷，冷却水分段进入冷却塔内，下段为循环冷却水，上段为经水冷塔冷却后的低温水，空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又清洗除去空气中的游离氯离子、部分水份、灰尘、杂质等。空气经空气冷却塔T111冷却后，温度降至～14℃，然后进入切换使用的分子筛纯化器S121A(或S121B)，空气中的二氧化碳、C2H2、部分碳氢化合物及残留的水蒸汽被吸附。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，纯化器的切换时间约为240分钟，定时自动切换。空气经净化后，洁净空气分五路：第一路空气在低压主换热器中与返流气体(污氮气、粗氩气)换热接近空气液化温度约-169℃后进入下塔精馏。第二路空气进入空气增压机进行增压，压缩后的空气又分为三路：a、一路空气从增压机一段抽出送往仪表气球罐，经过减压至0.75MPa(G)作为用户的仪表空气使用

b、另一路空气从增压机二段抽出，经膨胀机组的增压端增压后进入高压主换热器,在高压主换热器内被返流气体冷却至-114℃时抽出，进入膨胀机组的膨胀端ET141膨胀制冷，膨胀后的空气经汽液分离器分离后气体部分进入下塔T101，液体经节流后送入增效氩塔液空节流阀LV1701阀后进入增效氩塔。

c、最后一路空气从增压机末级抽出后进入高压换热器E101A～B，与返流的液氧、液氮、低压氮气和压力氮气换热后冷却至-172℃，经节流进入下塔中部。第三路空气从分子筛纯化系统后空气管道上抽出作为用户工厂空气使用。第四路少量空气进入本空分的仪表控制系统,作为仪表气源。第五路少量空气作为本空分设备的加温空气。空气分离当处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、质交换，气体中的部份冷凝成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收热量而部份蒸发。低温液相把气相中氧冷凝到液相中，高温气相把低温液相中氮蒸发到气相中，直到气、液相组分达到该部位温度、压力下饱和平衡为止。因沸点的差异，氧、氩的蒸发顺序为：氮>氩>氧，冷凝顺序为：氧>氩>氮。该过程是在塔板或填料表面上进行的。多次的进行蒸发和冷凝，这种相互交替的过程，把空气分离成氧与氮在下塔中，空气被初步分离成氮气和富氧液态空气，顶部气氮在主冷凝蒸发器E104中液化，同时主冷凝蒸发器E104的低压侧液氧被气化。绝大部分液氮作为下塔回流液回流到下塔，其余液氮经过冷器E103A～B被纯氮气和污氮气过冷并经HV1003节流阀节流后送入上塔T102顶部。从下塔中部抽出的污液氮经过冷器E103A～B过冷后,再经HV1002节流阀节流送入上塔T102上部。从下塔底部抽出的富氧液空在过冷器E103A～B中过冷后经LV1001节流阀节流送入上塔T102中部作回流液。产品液氧在主冷凝蒸发器底部导出分两路送出，一路经高压液氧泵P161A/B加压，然后在高压换热器E101A～B复热后以5.221MPa(G)的压力作为产品气体出冷箱,另一路经过冷器吸收出塔氮气、污氮气冷量后调节送入液氧储槽。b、0.007MPa低压氮气从上塔顶部引出，在过冷器及高压换热器E101A～B中复热后,30000Nm³/h作为产品气送出冷箱，其余部分送往水冷却塔中作为冷源冷却外界水。c、0.4MPa压力氮气从下塔T101顶部引出来，在高压换热器E101A～B中复热后出冷箱。d、产品液氮经HV1008阀送入贮槽V081,从贮槽出来的液氮经高压液氮泵P083A/B加压后送回高压换热器复热后以8.212MPa(G)压力、9000Nm³/h流量送出冷箱作为高压产品氮气。透平氮气压缩机参数空分车间配置两套透平氮气压缩机组（C003A、C003B），由杭氧透平机械有限公司生产，每套氮气压缩机组的排气量为25000m³/h。氮气压缩机组的生产任务是将空分装置所生产的0.007MPa常压氮气加压至0.8MPa送入管网，一部分供烯烃装置使用，另一部分至活塞压缩机增压。额定转速1493r/min空分车间的活塞氮气压缩机由沈阳鼓风机集团有限公司生产，其任务是将透平氮压机压缩送出的0.8MPa氮气再次加压至5.2MPa送往气化工段使用，同时部分5.2MPa氮气经后冷却器冷却至常温经氮气储罐V003缓冲后，减压至4.0MPa送出供烯烃开车时使用。活塞氮气压缩机参数空分装置参数：氧气后备系统：一个2000m³的液氧储槽，储存三套空分的液氧产品。一台流量为52000Nm³/h，出口压力为5.2MPa（G）的液氧泵P071，以及与其配套的水浴式蒸汽汽化器，提供当一套空分跳车后系统所需要的高压氧气。80％液位时能够为后系统提供氧气（52000Nm³/h、5.2