煤化工空分系统介绍

空分基础常识目录一、对空分的初步认识二、制取氧氮的三种方法三、空分工艺流程方框图五、空气分离工艺原理六、制氧工艺流程的选择七、空分设备的选型和材质的选择八、如何确定空分装置的规模九、空分装置的安全性结束语一、对空分的初步认识

1、空气是一种均匀的多组分混合气体，其中氮占78.7%，氧占20.95%，氩占0.932%，另外还有微量的水蒸气、二氧化碳、碳氢化合物、灰尘等。

2.氧气广泛用于钢铁、有色金属、化工、能源、机械、国防、医疗行业，在本项目主要用于气化炉，是煤气化的气化剂之一，与煤、水蒸气反应生成粗合成气；少量用于硫回收工段和尾气回收工段。

3.氮气广泛用于冶金、电子与石油工业、化工、食品、医疗、高科技行业，在本项目主要作为保护气、置换气、汽提气，用在全厂各工段。4、氩气用于金属冶炼、机械、电子、照明等行业，在本项目中没有使用。5、空气分离，简称空分。空分作为公用工程的一部分，主要任务是为气化工段提供纯氧。并为全厂各个工段提供符合标准的仪表空气、工艺空气和不同压力规格的氮气。副产品为液氧、液氮、液氩，可作为产品出售，提高投资收益。生产过程中排放的冷凝液送到脱盐水站，回收利用。二、制取氧、氮的三种方法

1、深度冷冻法。从空气中提取氧、氮和稀有气体的技术。先将空气通过压缩、膨胀、降温，直至空气液化，再利用氧氮的气化温度(沸点)的不同，沸点低的氮气相对于氧要容易气化这个特性，在精馏塔内让温度较高的蒸汽与温度较低的液体不断相互接触，液体中的氮较多的蒸发，气体中的氧较多的冷凝，使上升蒸汽中的氮含量不断提高，下流液体的氧含量不断地增加，以此实现空气中氧氮的分离。要将空气液化，就需要将空气冷却到

-173℃以下，这种制取高纯度产品的方法叫做深度冷冻法，而利用沸点差将液空分离的过程就是精馏过程。由于提取产品纯度高，装置可以大型化，普遍应用于空分行业。２、变压吸附法。利用分子筛对不同的分子具有选择吸附的特点，有的分子筛对氮具有较强的吸附性能，让氧分子通过，因而获得纯度较高的氧气；有的分子筛对氧据有较强的吸附性能，让氮分子通过，因而获得纯度较高的氮气。由于吸附剂的吸附量有限，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赶掉，才能恢复吸附能力，这一过程叫再生。为了保证连续供气，需要两个以上的吸附塔交替工作。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，但不能获得高纯度的产品，氧纯度通常在93%左右，适合配套于氧气用量不大，产品纯度要求不高的装置。。

３、膜分离法。利用有机物聚合膜的渗透选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧分子穿透薄膜的速度约为氮分子的４－５倍，从而实现氧氮的分离。这种方法装置简单，操作方便，启动快，投资少，氮富氧浓度一般适宜在35%左右，规模也只适宜于小型装置，用于富氧燃烧和医疗保健等方面。三、空分工艺流程方框图原料空气过滤压缩预冷纯化换热精馏储槽仪表、工艺气液体产品外售氧气氮气冷凝液回收四、空气分离工艺原理精馏原理：利用两种物质的沸点的不同，多次的进行混合蒸汽的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程，以达到将混合物中组分分离的目的。空气低温分离是利用多塔低温精馏工艺从压缩空气中制取高纯度的氧、氮、氩产品。压缩空气经过分子筛吸附器，除去所含的杂质，包括水、CO2、碳氢化合物等。再经换热器被冷却至低温，在精馏塔中可分离为氧、氮、氩等产品。装置所需冷量主要由增压透平膨胀机和节流阀制取。五、空分主要配套设备1、压缩机、增压机：利用外部输入的功将气体的压力能提高的机器，应用于化工工艺流程，气体输送及动力工程。本项目空分车间采用离心式压缩机，适用于大流量低压比的场合，具有结构紧凑，运转平稳等特点。2、汽轮机：是用蒸汽来做功的旋转式热能动力机械，具有效率高、功率大、转速容易控制，寿命长、运转安全可靠等优点，因此得到了广泛的推广和应用。在本项目空分车间用于拖动空压机和增压机。3、汽轮机、空压机、增压机及附属设备占空分总投资的50%左右。4、空冷塔、水冷塔：对空气体预冷、洗涤。5、吸附器：吸附空气中可燃气体成分和易冻结成分。6、分离塔：实现空气分离，包括换热系统、制冷系统和产品输送、储存系统。六、制氧工艺流程的选择附表:内压缩、外压缩比较附图：典型空气循环、膨胀空气进下塔工艺流程序号对比的项目内压缩流程外压缩流程1由压力氧引起的危险性较小较大2由烃浓缩引起的危险性较小较大3装置的一次性投资略低略高4长期的维护使用费用较少较多5占地面积较小较大6氩提取率较高较低7液体产量较多较少8连续供氧的可靠性较好较差9氧提取率略低（约低1～2﹪）略高10能耗较高（约高3～7﹪）较低11启动时间较短较长12变工况运行的灵活性较差较好七、如何确定空分装置的规模空分规模的大小主要取决于气化炉的产量、炉型和煤质情况。气化装置与空分装置的关系。正常生产时气化负荷的变化影响到空分装置的负荷。空分装置的变负荷范围是70%-110%，机组的变负荷范围是75%-105%.如果说煤质变化较大，灰分增加较多，那么气化的比氧耗就要增加。八、空分设备的选型和材质的选择本项目空分为八万以上等级，该等级压缩机组完全依靠进口，空分装置中精馏塔、板式换热器、中压膨胀机、液体泵和一些关键的阀门进口外，其余可国产化。机组、装置的控制系统和分析仪表需要进口。空分装置中静设备使用材质为碳钢、不锈钢、铝镁合金

、纯铝等，没有特殊钢材。阀门的选型和选材。九、空分装置的安全性环境对空分装置的影响对主冷构成主要威胁的物质是随空气一起带入冷箱的乙炔、二氧化碳、碳氢化合物、氧氮化合物，这些物质在主冷内（某些死角）集聚，流动摩擦产生静电，造成空分塔爆炸。

制氧机爆炸发生的部位