空分装置液氧复热回收工艺
有关空分常压低温液体储槽外排气回收的研究
有关空分常压低温液体储槽外排气回收的研究摘要：空分装置是通过将空气除尘、加压降温液化后根据各组分沸点的不同，通过分馏、精馏获得氧氮氩等空分产品，中大型空气分离装置液态产品主要为液氧、液氮，由于其储存液体产品较大，现行多存贮在低温常压储罐内，由于此类储罐多为内外罐体，中间填充珠光砂作为隔温材料，同时使用干燥氮气作为密封气进行密封，但由于液氮液态温度为-193摄氏度以下，液氧基本也在-185摄氏度以下，冷量损失是不能避免的，罐内液体会逐步汽化，提高罐内压力，为了保障低温液体储罐平衡在微正压状态，储罐会将蒸发的氮气进行外排，造成产品浪费。
本文通过对厂内液氮储罐外排气情况分析研究，确定其回收方案，将此部分外排氮气并网于公司氮气官网，从而提高公司产品产量，达到减排效果。
关键词：常压储罐；低温液体储罐；回收利用；PLC控制；空分产品1、背景公司拥有液氮、液氧两个液体低温储罐，液氮为3000立方、液氧为2000立方，由于液氮储存温度低，汽化损失率大，经过初步估算全年每天外排氮气大约在700方，约0.8吨液态产品，本文以液氮储罐外排氮气回收为基础，分析其回收利用方案。
2、工艺方案分析研究2.1外排气体分析及处理液氮储罐外排气出口温度约-160摄氏度，纯度等同于液态产品纯度，为99.999%，压力为10-15kPa,一般情况在11kPa；由于低温压缩机价格较贵，同时氮气管网对氮气需求为0度以上，故需首先将外排气进行复温，然后进行压缩，单鉴于压缩机电机散热的需求，可以将此部分冷量用于给压缩机电机降温使用。
2.2液态储罐工作状态情况分析液氮储罐为常压储罐，其运行过程中对储罐压力及其灵敏，平时由调压阀自动调节外排气气量。
在设备本身压力保护中安装有呼吸阀，其压力低于10kPa,呼吸阀的进气阀将自动打开，以避免储罐由于压力过低被压扁，同时当储罐压力高于15kPa时，呼吸阀的排气阀将自动打开，以避免储罐因为压力过高发生变形和爆炸，故外排氮气回收过程中需特别关注此压力的稳定，本方案为防止压力的波动，设置一定容积的氮气气囊，作为压缩机进气的缓冲，同时根据气囊的高度作为储罐压力变化的反应点。
空分工艺流程简介
压缩系统将空气压缩到一定压力，为节流或膨胀产生冷量，为气体液化做
准备。压缩系统耗电是空分系统耗能主要来源，无论从安全还是能耗角度
来看，压缩系统地位都尤为突出突出，是制冷液化系统的心脏！
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三、压缩系统
和远气体 技术中心
压缩机常用的有活塞式压缩机、离心式压缩机、螺杆压缩机。以下主要比较活 塞式压缩机与离心式压缩机优缺点：
以4500空分装置为例，当进塔空气量 为18000m³/h，氧产量4500m³/h，氧 纯度为99.6%，那么氧的提取率？
和远气体 技术中心
什么是氧提取率？
提取率以氧产品中的总氧量与进塔空 气中的总氧量之比来表示。
从上式可以看出，对于一定的地点， 空气中含氧量基本不变，当进塔空气 量和产品氧纯度一定时，氧提取率的 高低取决于氧产量的多少。而氧产量 的多少，对于全低压空分装置进气量 一定时，主要取决于污氮含氧量的高 低。
ZH-15000循环空压机
全通一期压缩机系统
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四、冷却系统
空、水冷塔 凉水塔 压缩机后冷器 回热器 压缩机中间冷却器 润滑油油冷却器
换热器换热效果受那些因素影响？
和远气体 技术中心
实现空气的等温压缩 降低空气进主换热器温度 使纯化器工作在最佳状态
危害？
冷却系统还有其他作用，如冷却油保证润滑油在正常温度下工作，润滑油可以 润滑轴避免轴超温。保证气温、油温等稳定在设计范围内，从而维持设备稳定 高效运行。
的安全、稳定、效率。
换
换热温差
换热器材料结构
热 效
换热介质
换热器是否结垢、阻塞
果
换热系数
流体流动速度、流向
空分制氧工艺流程
空分制氧工艺流程空分设备的工作原理是根据空气中各种气体沸点不同，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的氧/氮产品。
空分制氧系统包括空压机系统、预冷系统、分子筛纯化系统、增压膨胀机系统、分馏塔系统、氧/氮压机系统、调压站系统。
流程简述：原料空气由吸入塔吸入，经滤清器去除灰尘和机械杂质，在离心式空压机中被压缩，压缩之空气经空气冷却塔洗涤冷却至8~10℃，然后进入自动切换使用的分子筛吸附器，以清除H2O、CO2和C2H2，出分子筛的空气为12℃~4℃，然后进入分馏塔。
在分馏塔中，空气首先经过主换热器与返流气体换热，然后被冷却至接近饱和温度（-172℃）进入下塔。
另一部分空气作为作为膨胀气体，经增压机增压并经冷却器冷却后也进入主换热器与反流气体换热。
这部分气体被冷却至-103℃左右，从主换热器中抽出进入透平膨胀机，膨胀后的空气进入热虹吸蒸发器，在热虹吸蒸发器内，被从主冷引出的液氧冷却至-175℃，进入上塔中部，部分液氧复热汽化后夹带液氧返回主冷，形成液氧自循环，进一步除去液氧中的碳氢化合物。
少量空气从分子筛吸附器后抽出做为仪表气。
在下塔，空气被初步分离成氮和负氧液空，在塔顶获得99.99%N2的气氮，进入主冷与液氧换热冷凝成液氮，部分掖氮回下塔作为下塔的回流液。
另一部分液氮，经过冷器过冷节流后进入上塔顶部作为上塔回流液。
下塔负液38% O2的液空经过冷器过冷后进入上塔中部参加精馏。
以不同状态的四股流体进入上塔再分离后，在上塔顶部得到纯氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔；上塔底部的液氧在主冷被下塔氮气加热而蒸发，其中一部分氧气经氧主换热器复热后出分馏塔，其余部分作为上升蒸汽参加精馏。
在上塔冲中部抽出污氮气，经过冷器、主换热器复热引出分馏塔。
从分馏塔出来的污氮气分为两路，一路进入纯化系统作为分子筛再生气，其余的污氮气进入预冷系统，进入其中的水冷塔中，以进一步回收污氮中的冷量。
工艺简述
空分一、生产工艺原理空气中的氧、氮、氩是采用低温精馏方法分离出来的，所需的产品可以通过以下几个物理过程达到：①空压机其作用是使流体沿工艺管道流动。
②分子筛吸附脱除掉空气中的有可能在低温下固化的杂质。
③换热器冷却空气，复热气态产品。
④制冷开车期间，用于使装置逐渐降温；正常运行期间，补偿系统冷损。
⑤低温分离利用氧、氮、氩三种组分的沸点不同。
O2：-183℃，N2：-196℃，Ar：-186℃，在精馏塔内分别得到纯净的单质。
二、生产工艺流程叙述空气通过两道过滤装置，除去灰尘和其它机械杂质后，进入一台五级离心压缩机（C01）压缩至所要求的压力。
出压缩机末级的工艺空气（200000 m3/h，0.746MPaA，120℃）进入空气水冷塔（E07）与水直接接触进行冷却和洗涤，除去空气中大量的有害成份，如SO2、SO3、NH3等。
空气水冷塔(E07)下部的进水是公用循环水，上部的进水是激冷水，该水是经出冷箱的污氮在氮水冷却塔(E60)冷却后，又经氨水冷却器(E61)进一步冷却制得。
空气水冷塔的顶部装有除沫器，用来清除、分离水滴。
空分装置原始开车时将负荷限制在65×10－2，可以不需要外部提供液氨，正常生产时由合成氨界区为E61提供液氨，满足预冷系统所需的冷量。
出空气水冷塔的空气（200000 m3/h，0.739MPaA，10℃)通过用来吸附水、CO2、C N H M 的吸附系统，该吸附系统由装有活性氧化铝(AL2O3)和分子筛(13X)的两台容器（R01）和（R02）组成，两台容器交替工作，切换周期约2.5小时，当一台运行时，另一台由来自冷箱的污氮再生，在加热再生循环中，由蒸汽加热器（E08）对再生气体进行加热。
净化后的空气进入冷箱经E01冷却至接近露点温度，然后进入下塔（K01）的底部(198000 m3/h，0.688MPaA，-168.7℃)，在下塔内进行初步分离，上升气体同下流液体在塔板上逐层接触，传质传热，氮组分的浓度逐层递增（从下往上），所需的回流液由位于K01顶部的主冷凝蒸发器（E02-E03）提供，E02冷凝压力塔顶部纯氮气，E03冷凝从压力塔中部出来的一股污氮气(60000 m3/h，0.679MPaA，-174℃)，纯氮气、污氮气释放的冷凝热用来蒸发上塔塔底的液氧。
空分装置节能优化与应用方案
空分装置节能优化与应用方案
空分装置是一种用于分离空气中不同成分的设备，通常用于生产工业气体，如氮气、氧气和氩气等。
在工业生产中，空分装置通常需要大量的能源来运行，因此如何节能优化并提高其应用效率成为了一个重要的课题。
首先，为了实现空分装置的节能优化，可以从以下几个方面进行改进：
1. 技术改进，通过改进设备的设计和工艺流程，优化设备的结构和运行方式，减少能源消耗。
2. 节能设备应用，引入高效节能设备，如高效换热器、节能压缩机等，以减少能源消耗。
3. 节能控制系统，采用先进的自动控制系统，实现设备的智能化运行，提高能源利用率。
4. 废热回收利用，将废热回收利用，用于加热水或其他需要热能的地方，减少能源浪费。
其次，针对空分装置的应用方案，可以从以下几个方面进行探讨：
1. 工业气体生产，空分装置可以用于生产工业气体，如氮气、氧气和氩气等，用于工业生产中的气体供应。
2. 医疗行业，氧气是医疗行业不可或缺的重要气体，空分装置可以用于生产医用氧气，满足医疗机构的需求。
3. 食品行业，空分装置也可以用于食品行业，如在食品包装中使用氮气保鲜等。
4. 其他行业，空分装置还可以应用于航空航天、电子、化工等各个领域，满足不同行业的气体需求。
总的来说，空分装置的节能优化和应用方案是一个综合性的课题，需要技术改进、设备更新和智能化控制等多方面的努力。
通过不断的创新和改进，空分装置的节能优化和应用方案将为工业生产带来更多的效益和环保的利好。
空分装置讲解课件
• 空分：简单的说就是把空气分 离的过程
空分装置的作用
• 空气是一种取之不尽的天然资源，它由具有 丰富用途的氧气、氮气、氩气等气体组成。这些 气体在空气中是均匀地相互混合在一起的，要将 他们分离开来是比较困难的，为此近百年来，随 着工业技术的发展，对空气的分离形成了三种技 术方法：吸附法、膜分离法及低温法。
空气分离技术简介
• 吸附法是一种利用分子筛对不同分子的 选择吸附性能来达到最终分离目的的技术， 该技术流程简单，操作方便，运行成本低， 但获得高纯度产品较为困难，而且装置容 量有限，所以该技术有其局限的应用范围。
•
空气
氧气 氮气
空分装置的作用
• 在以煤及油为原料的化工行业，如：化肥、 甲醇、煤制油等生产企业以及炼钢厂，都需要空 分装置，设置空分装置的主要作用是生产合格的 氧、氮及氩产品。氧的作用是助燃，如气化炉就 是煤和氧气进行燃烧反应，得到需要的水煤气 （CO+H2）；氮是惰性气体，主要作用是用于 对工厂的设备、管线进行吹扫置换、充氮保护以 及合成氨配氮（N2+3H2=2NH3）等；氩是空分 装置的副产品，可作为合金焊接的保护气，在灯 泡照明、电子工业及其它方面都得到了广泛的应 用。也有的空分装置不提取氩。
空气液化
要使空气液化首先要获得低温，工业上常 用的方法有二种，即空气通过节流阀和膨胀机 的膨胀制冷获得低温，甚至液化。这二种方法 是以气体的膨胀为基础，已应用在气体的分离 和液化技术以及气体制冷机中。
LNG冷能回收在空分中的应用
LNG冷能回收在空分中的应用
为确保国家经济安全，我国已开始大批量进口液化天然气（LNG），而在进口清洁、高热值天然气的同时，其中潜在的冷能也随之引进。
LNG从-162℃到常温，中间有将近180℃的温差，其气化过程中释放的冷能通常随海水和空气被舍弃，不仅浪费资源，还可能引起局部海域低温污染。
而空分设备的低温环境主要是由电力驱动机械制冷产生，电力成本约占生产成本的60%～70%。
如果能借用LNG冷能，气体生产成本将大幅下降。
利用回收的LNG冷能和两极压缩式制冷机冷却空气制取液氧、液氮，制冷机很容易实现小型化，电能消耗也可减少50%（原来生产1m3的液氧电耗为1.2kWh，采用LNG冷量回收的方法可使电耗减少0.5kWh），水耗减少30%，这样就会大大降低液氧、液氮的生产成本，具有客观的经济效益，低成本制造的液氮可以使LNG应用的温度领域扩展到更低的温度带(-196℃)，如果用于真空冷阱、生产半导体器件、食品速冻、低温破碎回收物料以及金属热处理等。
利用制取的液氧还可以得到高纯度的臭氧，在污水处理方面用途很大。
LNG作为空气分离装置的制冷剂，在生产液氩的空分装置中，利用其冷能冷却和液化由下塔抽出经过复热的循环氮，可以省去氟利昂制冷剂以及氮透平膨胀机组，是产品能耗平均降低0.5Wh/Nm3，装置的投资费用也可减少10%，生产成本降低20%-30%.
据了解，空分系统属于氧气富集区，天然气作为碳氢化合物，是极为敏感的有害物质，因此，通常利用循环氮系统回收LNG冷能，尽可能杜绝LNG和氧气两者之间的接触，以保证系统安全。
空分系统与LNG接收站气化量的匹配是保证该套系统稳定运行的前提，LNG接收站内设置空分系统的安全问题，则是该套系统可行的关键。
煤制甲醇的工艺流程
煤制甲醇的工艺流程煤制甲醇工艺气化a）煤浆制备由煤运系统送来的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入必定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。
为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳固性加入增添剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。
出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。
煤浆制备第一要将煤焦磨细，再制备成约 65%的煤浆。
磨煤采纳湿法，可防备粉尘飞扬，环境好。
用于煤浆气化的磨机此刻有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机对比，棒磨机磨出的煤浆粒度平均，筛下物少。
煤浆制备能力需随和化炉相般配，本项目拟采纳三台棒磨机，单台磨机办理干煤量43～53t/h ，可知足 60 万 t/a 甲醇的需要。
为了降低煤浆粘度，使煤浆拥有优秀的流动性，需加入增添剂，初步选择木质磺酸类增添剂。
煤浆气化需调整浆的PH值在 6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采纳碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采纳42％的浓度。
为了节俭水源，净化排出的含少许甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。
b）气化在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反响制得粗合成气。
煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧经过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生以下主要反响：CmHnSr+m/2O2—→mCO+（ n/2-r ）H2+rH2SCO+H2O—→H2+CO2反响在（ G）、1350～1400℃下进行。
气化反响在气化炉反响段瞬时达成，生成CO、H2、CO2、H2O和少许 CH4、H2S等气体。
走开气化炉反响段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里清洗器、碳洗塔清洗除尘冷却后送至变换工段。
气化炉反响中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分别出来，排入锁斗，准时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。
气化炉及碳洗塔等排出的清洗水（称为黑水）送往灰水办理。
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大庆 石化 公 司水气 厂一 空分 装置 主冷碳 氢 中 的 ＣＨ 和 Ｃ 含量 经常 出现 超高 现象 ，特别 是 Ｃ Ｈ Ｈ 组 分 ，经 常 达 到 甚 至 超 过 原 中 国石 化 公 司 《 于 关
线 和在线 监测 液氧 中碳 氢化 合 物含 量 ，在超 出控制
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空分装 置液氧复热 回收工艺
崔炳彤 ，赵 国荣
（ ．中 国神华 包 头神华 煤化工有 限公司 ，内蒙古 包头 ０ １１ ； １ ４ ０ ０
２ ．大庆石化公 司 水气厂 ，黑龙江 大庆 １３ １ ） ６７ ４
摘 要 ：介绍 了分子筛流程空分设 备主冷爆 炸的条件 、机理 和我厂 的控制措施 ，对 比分析 了碳 氢化 合物积 聚的控 制方法。首次研发 了液氧复热 回收技术方案 ，并获得成功 ，填补 了国内空 白。 关键 词 ：空分 ；复热 回收工艺 ；效果
主冷 中 的碳 氢化 合物 ，同时 采用 全浸 操作 ，以减少 固体 碳氢化 合物 和换 热器 器 壁碰 撞几 率 ；其次 是离
爆 炸 事故 后 ，国内空 分制造 商及 研究 机构对 空 分装 置 主冷凝 蒸 发器 的爆 炸机理 及控 制愈 加重 视 。但就 常用 的分 子筛 低 压 流程 的空分 而言 ，尚未 找 到简便 高 效 的控制 办法 。 目前 已达 成共识 、被 大家普 遍 接 受 的主冷爆 炸 机理 是 ：主冷爆 炸 是液 氧 中氧 化亚 氮 与 乙炔 等 碳氢 化合 物共 同作 用 的结果 ，即氧化 亚氮 颗粒 附在 主 冷液 氧通 道壁 面上 而堵塞 通道 ，使 液氧 不 能流动 ，通道 上部 液 氧不断 蒸发使 通道 中碳 氢化 合 物浓 度不 断升 高 ，浓 聚 的碳 氢化 合物 在液 氧 中遇 到 扰动 等 因素极 易 发生 爆装 置主冷碳氢控 制指标》 的停车值 。根据 乙 烯联合装置生产特性 ，空分装置不可能停车处理。
目前 只是 采用加 大膨 胀 量 ，排放 主 冷液 氧 的方 法来
稀 释碳氢 化合物 含 量 。 目前 乙烷 组 分基本 上 处于停
空 分装 置 主冷凝 蒸 发器爆 炸是 困扰空 分行 业 的
中 图 分 类 号 ：Ｔ １６ １ Ｑ １． １ 文献 标 识码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：０ ７７ ０ （ ０ ６ ０ —０ ７０ １０ －８ ２０ ） ５０ １ — ４ ４
Ｌｉ ｕ ｄ Ｏｘ ｇ ｎ Ｒｅ Ｈ ｅ ｔＲｅ ｏ ｅ ｙ Ｐｒ ｃ ｓ ｒ Ａｉ ｅ ｒ ｔｏ Ｐｌ ｎ ｑ ｉ ｙ ｅ － ａ ｃ ｖ ｒ ｏ ｅ ｓＦｏ ｒ Ｓ ｐａ ａ ｉｎ ａ ｔ
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第２ ４卷 第 ５期 ２０ ０ ６年 １ ０月
低 温 与 特 气
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一
大难 题 。继 近几 年抚顺 化 工厂 ６ ０ ｈ空 分设 ００ｍ ／
备 、马来 西亚 ７ ０ ｈ空 分设 备 相继 发生 恶 性 ２０ ０ｍ ／
车值 以上状态 。 目前 ，国内 同等生 产 能力 的空分装 置 ，基 本上 采用 主冷 液氧 排放 的方法 ，来稀 释空 分