空分工艺流程（培训课件）

1、0,空分工艺 制作单位：空分分厂 制作人: Tel: 20XX年XX月,1,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,2,一、概述,3,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。,4,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

2、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”。,5,1949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

3、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。,6,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

4、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：,7,1、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,

5、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.,8,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

6、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2835%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。,9,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

7、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.,10,二、我公司配套的空分装置的流程和特点,11,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

8、气源和吹扫用气。,12,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。

9、,13,装置性能参数,14,装置性能参数,15,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,16,氧、氮在不同压力下的饱和温度,17,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

10、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。,18,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

11、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。,19,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

12、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。,20,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

13、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。,21,1、空气过滤系统,在工业区的空气含尘量一般为1-5 mg/m3。灰尘粒度为0.5-20m，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。

14、 固体杂质颗粒直径大于100m的在重力作用下会自动降落，小0.1m的极小粒子不致引起危害,所以需要净除的对象为100-0.1m的尘粒,空气过滤器主要捕集的是10-0.1m的尘粒.净除后空气中含固体杂质的量小于0.5mg/m3。,22,一、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

15、。 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。,23,2、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

16、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,24,自洁式过滤器,25,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

17、/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,26,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。,27,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

18、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。,28,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

19、节流进入下塔。,29,工艺流程,30,3、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。,31,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，

20、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。,32,工艺流程,33,4、 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

21、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。,34,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。,35,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

22、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,36,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

23、。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。,37,分子筛具有的吸附特点：,分子筛吸附剂的吸附特点： 、选择吸附，根据分子大小不同选择吸附。 、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。 、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。 、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。 、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,38,分子筛的吸附顺序,。,CH

24、4 C2H6 C3H8 N2O C2H4,CO2 C2H2 C3H6 nC4H10 iC4H10 C6H6 C3H6O O3 NO H2O,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 %

25、 50 % 50 % 70 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %,39,工艺流程,40,5、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。,41,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。,42,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

26、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。,43,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=Gh0s 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s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s同时发生变化，以实现调节产冷量的目的。 、转动喷嘴叶片角的流量调节 这种调节

27、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。 、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。,44,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。,45,绝热节流与等熵膨胀的对比,46,47

28、,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 。,48,一、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,49,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,50,51,工艺流程,52,53,高压

29、板式换热器,54,二、液空、液氮过冷器,两台板翅式铝制换热器 杭氧制造,55,56,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,57,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

30、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。,58,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

31、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。,59,分馏塔,60,上塔内部结构示意图,61,下塔原理示意图,62,塔板上气体穿过液层,63,精馏系统模型,64,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，

32、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。,65,工艺流程,66,三、空分设备的安全规定及一些事故案例,67,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:,68,一些空分装

33、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。,69,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,70,液氧泵及氧气管道的燃烧爆

34、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。,71,3.27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

35、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。,72,其他事故案例,1996年3月2日，江西新余钢铁厂6000m3h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10000m3h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6000m3h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80000m3h空分设备发生恶性爆炸。爆炸始于主冷凝蒸发器，并扩

36、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1500m3h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。,73,2003年8月22日，马鞍山钢铁公司氧气厂20000m3h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10000m3h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

37、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

38、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。,74,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； 、严禁人员进入氮气增浓区域； 、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。,75,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

39、低温容器，管道，液化气体，必须配载相应的保护制服。,76,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,77,四、空分装置的施工,78,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。,79,冷箱和塔内设备安装,冷箱是空分塔的外壳，由型钢和钢板

40、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。,80,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

41、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。,81,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；,82,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