空分工艺、设备基础知识(图文示例).
空分工艺流程培训PPT
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
• 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）；
2•02五0/11、/19 产品的输送、贮存系统（压氮系统空和分工液艺体流程贮培训存系统）；
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KDON-48000/80000型
• 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。
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空分工艺流程培训
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二、克旗煤制气公司配 套的空分装置的流程和 特点
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克旗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 80,000Nm3/h，同时副产工厂 空气、仪表空气、液氮和液氧。
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• 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。
空分气化工艺及设备简要介绍2003资料
膨胀机组：从空压机来的一定压力的气体在膨胀机中进 行膨胀做功，为气体分离提供冷量。
低温液体泵：包括液氧泵、液氮泵等。
板翅式换热器：进行流体冷热交换。材质为铝制，翅片 间采用钎焊焊接。
精馏塔：分上塔、主冷、下塔三部分组成。
气化炉：目前常用的水煤浆气化炉（德士古气化炉、 华理四喷嘴等）和干粉气化炉（航天气化炉、壳牌 气化炉等），16万吨煤制油示范厂采用的是德士古 气化炉，伊泰新疆能源有限公司采用的12台航天炉 +3台德士古气化炉。德士古气化炉燃烧室内壁内
工艺烧嘴 ： 是水煤浆气化炉的核心设备 ，其功能有二：一是雾化煤浆，二是与炉体匹 配形成适宜的流场。
煤浆及氧气通过工艺烧嘴进入气化炉反应 室。通过专用的烧嘴冷却水系统保护气化炉燃 烧室中高温环境下的工艺烧嘴。一般的工艺烧 嘴为三流道预混式烧嘴，氧气走中心和外环隙 ，煤浆走中间Байду номын сангаас隙。烧嘴易于磨损。
破渣机位于气化炉底部与锁斗之间，用来破碎炉 中产生的大块炉渣，以保证正常固体粒度的炉渣 能顺利进入锁斗。是由壳体、动力装置、油马达， 以及连接在马达旋转轴上的破碎刀片组成。
气化：原料煤通过棒磨机，制成合格的料浆后，通过高压煤浆 泵加压送入气化炉，与氧气在气化炉反应室内发生气化反应， 生成以CO、H2和CO2为主要成分的粗煤气。
变换：CO与H2O在变换触媒、高温等作用下反应生成CO2和 H2,也就是将CO变换成CO2，从水出提出H2。
低温甲醇洗：利用低温甲醇在低温下对CO2和H2S等酸性气良 好的吸收能力，对CO2和H2S等酸性气进行脱除，使变换气得 到净化，送到F-T合成单元。
衬耐火砖，顶置单烧嘴。航天炉燃烧室内衬水冷壁 盘管，盘管外表面有耐火浇注料，保护盘管，水冷 壁吸收热量后副产蒸汽。气化炉上部是燃烧室，下 部是激冷室。德士古与航天炉都采用激冷流程，反 应产生的粗煤气经过激冷环、下降管在水中洗涤， 进行渣气分离，气体洗涤后进行合成气洗涤塔。渣 进入 破渣机进行破碎后排出气化炉。
空分部件资料带图片
空分设备的工艺流程及各部件工作原理空分设备部分部机及单元设备1.空冷塔作用：把出空压机的高温气体（≤100℃）冷却到~18℃，以改善分子筛的工作情况结构：立式圆筒型塔，分上下部分，上下段均为填料塔，塔顶设有分配器，不锈钢丝捕雾器使用：出空压机的空气从下部进入空冷塔，水通过布水器均匀地分布到填料上，顺填料空隙流下，空气则逆水而上与水进行热质交换，经不锈钢丝网捕雾器出塔，进入分子筛吸附系统。
2.水冷却塔作用：用空分塔来的污氮气和纯氮气冷却外界供水，后由水泵送入空冷塔的上段结构：填料塔，顶设捕雾器和布水器，填料分两层装入塔内，在两填料中间设再分配器，保证让水始终均匀分布，提高水冷塔的效率使用：被冷却的水自上而下流经填料，与空分出来的~33.6℃的污氮气和纯氮气进行热质交换，使水冷却下来，在塔底被水泵抽走，污氮气从塔顶排除3.分子筛吸附器作用：吸附空气中的水份、CO2、乙炔等碳氢化合物，使进入空气纯净结构：卧式圆筒体、内设支承栅架、以承托分子筛吸附剂使用：空气经过分子筛床层时，将水份、CO2、乙炔等碳氢化合物吸附，净化后的空气CO2含量<1ppm；在再生周期中，先被高温干燥气体反向再生后，再被常温干燥气体冷却到常温，两分子筛成队交替使用。
4.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，相邻通道间物流通过翅片进行良好的换热使用：对经分子筛吸附除去水和CO2的压缩空气进行冷却，各返流气（液）在此被加热至常温5.液空液氮过冷器作用：对低温液体进行过冷结构：为多层板翅式，相邻通道间物流通过翅片进行良好的换热使用：液空、液氮和污氮气在经过过冷器时被氮气和污氮气进一步冷却，使之低于饱和温度，这样，液体在节流后可以减少气化，改善上塔的精馏工况。
6.冷凝蒸发器作用：是氮气冷凝和液氧蒸发用，以维持精馏过程的进行结构：为多层板翅式，相邻通道间物流通过翅片进行良好的换热使用：其一般置于上下塔之间，下塔上升的氮气在其间被冷凝，而上塔回流的液氧在其间被蒸发。
空分技术培训课件
科学实验
为科研机构提供高纯度气体，支持 科学实验和研究。
空分技术的发展历程
初始阶段
早期的空分技术主要采用低温 精馏法，随着技术的发展逐渐
被淘汰。
经典阶段
20世纪中叶，出现了以分子筛吸 附和膜分离为代表的新型空分技 术。
现代阶段
随着科技的进步，现代空分技术已 发展成为一个综合性、系统性的工 程领域，涉及多个学科的交叉融合 。
02
空分技术的基本原理与流程
空气分离的基本原理
空气的组成与性质
空气主要由氮气、氧气、氩气等组成，不同气体之间存在一定的物理和化学 性质差异。
空气分离的依据
空气分离主要依据空气中各组分气体之间的沸点、溶解度等差异，通过制冷 、吸附、膜分离等方式实现不同气体的分离和提纯。
空气分离的工艺流程
空气的过滤与净化
空气的压缩与冷却
将空气中的灰尘、杂质等去除，达到一定纯 净度的要求。
将空气压缩并冷却到适当的温度，以便进行 后续的分离处理。
空气的分离与提纯
产品的储存与输送
通过各种分离技术如精馏、吸附、膜分离等 ，将空气中的不同组分气体分离和提纯。
将分离出的不同气体进行储存、运输或直接 输送到下游用户手中。
空气分离的主要设备
。
采用高效分离技术
利用新型的高效吸附剂、高精 度的过滤器等，提高空气分离
的精度和效率。
加强过程控制
采用先进的控制系统，实现生 产过程的自动化和智能化，提
高分离效率。
开发新型的空气分离技术及设备
开发新型吸附剂
研究新的吸附剂材料，提高吸 附效率和寿命，降低能耗。
开发高效透平机组
通过采用高效的透平机组、压缩 机等设备，提高空气分离设备的 整体效率。
空分工艺-易懂全面版
预 冷 系 统
预冷系统
分为空冷塔和水冷塔，是空分 装置的关键构成。水冷塔内布置 填料，污氮气从下面进入，水从 上面喷洒下来，利用污氮气的不 饱合性，水遇到干燥的氮气迅速 蒸发，水因蒸发放出热量，达到 降温的目的，甚至会比当时的污 氮气温度还要低。
空气预冷系统是空气 分离设备的一个重要 的组成部分,它串接于 空气压缩机系统和分 子筛吸附系统之间,用 来降低进分子筛吸附 器的空气的温度与含 水量,合理地使用空气 预冷系统,有利于空气 分离设备长期安全地 运转,特别是高温季节 尤为重要。
态度比方法重要 结果比理由重要 认真比聪明重要
空分
1.空分概述 2.基本理论 3.单元操作 4.汽轮机
空 定的手段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。
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。
• 空冷塔利用空气与水直接接触， 上部为水冷塔来的低温水，中上 部为工业水，工业水一是起到降 温的作用，同时会洗涤下空气中 的灰尘和易溶于水的气体杂质， 如氨、氯化氢等。一般1000m3 空气最低需要水的洗涤量为1.5 m3能够产生很好的效果。
• 纯化系统为氧化铝与分子筛的 双层床结构，纯化器内下层为 氧化铝，上面是分子筛，氧化 铝主要功能是清除空冷塔带来 的游离水，减少分子筛的负担。 分子筛清除空气中的二氧化碳 和碳氢化合物
精馏
把液体混合物进
DOWNCOMER
行多次部分汽化，
DEGASING
OF
同时又把产生的
LIQUID
蒸汽多次部分冷
CLEAR LIQUID
凝，使混合物分
空分工艺、设备基础知识(图文示例)资料
固体吸附剂吸附原理 吸附：当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多
个组分在固体表面处产生积蓄, 此现象称为吸附。吸附 过程是非均相过程，一相为流体混合物，另一相为固 体吸附剂。
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吸附是由于吸附力的存在而产生的, 吸附力是分子间的 作用力, 它与气体分子、吸附剂分子的本身性质有关。 分子筛有晶格筛分的特性, 气体分子的平均直径必须小 于其微孔的直径, 才能抵达吸附表面。利用这种筛分的 特性, 可有效分离气体混合物。当吸附剂吸附饱和后, 就要在低压高温条件下进行再生。再生越完全, 再工作 时吸附效果就越好。
乘以系数1.12 即空分装置设计O2：
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空分装置产品参数
产品 高压氧气 高压氮气 低压氮气
液氧
液氮
产量Nm3/h （正常工况）
纯度
82,000 3000 34,000
99.6 O2 ≤5ppm O2 ≤5ppm O2
99.6 O2
1000
≤5ppm O2
压力 MPaG
8.7
6.6
1.0
能进 贮槽
能进 贮槽
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经空冷塔冷却后的空气一般在15 ℃温度下进入分子筛 吸附器内被吸附净化。水分、乙炔和二氧化碳都是极 性或不饱和分子。分子筛对它们有很强的亲和力。分 子筛共吸附性能使它可以在吸水的同时还可以吸附其 他物质, 这种亲和力的顺序是: 水分> 乙炔> 二氧化碳。
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(3)空气被冷却到液化温度 空气的冷却是在主换热器中进行的，在主换热器中，
空气被来自精馏后的返流产品气体和污氮气冷却到接 近液化温度，产品气体及污氮气则被复热到接近常温。
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（4）冷量的制取 为了确保和维持装置正常生产运行所需的热量平衡，
空分设备课件..
空分设备流程空分设备流程是一个复杂系统，由空气除尘、压缩、净化、制冷、换热、精馏、产品输送、液体贮存和控制等系统组成。
一、除尘空气中含有大量的尘埃，压缩机在长时间的高速运行中，粉尘会对机器造成磨损、腐蚀和结垢，缩短机器寿命。
因此必须设置原料空气过滤器，以清除空气中的尘埃。
※除尘机理共有5种：（1）惯性撞击（2）布朗扩散（3）直接拦挡（4）重力沉降（5）静电沉降目前空分设备普遍使用的是自洁式过滤器。
自洁式过滤器是由高效过滤筒、文氏管、自洁专用喷头、反吹系统、净气室和出风口、框架组成。
过滤过程：在压缩机吸气负压作用下，吸入周围的环境空气。
当空气穿过高效过滤筒时，粉尘由于重力、静电和接触，被阻挡留在滤筒外表面，净化空气进入净气室然后经出风管进入压缩机。
自洁过程：当电脑发出指令电磁阀启动，瞬间释放一股压力为0.4—0.6MPa的脉冲气流。
经专用喷头整流喷出，文氏管卷吸、密封、膨胀从滤筒内部均匀地向外冲击，将积聚在滤筒外表面的粉尘吹落，自洁过程完成。
清灰控制有3种方法：（1）定时定位，可任意设定间隔时间和自洁时间。
（2）差压自洁。
当压差超过指标时，进入自动自洁。
（3）手动自洁。
当电控箱故障或粉尘较多时，采用手动自洁。
优点：（1）过滤阻力小（150—800Pa）（2）过滤效高比一般的高5%--10%（3）适应性广（4）耗气少（反吹）（5）结构简单（6）日常维护工作量少二. 空气压缩空分设备将空气经低温分离得到氧、氮等产品。
从本质上来说是通过能量转换来完成的，能量主要是原料空气压缩机输入的。
空气所需的总能耗中绝大部分是原料空气压缩的能耗。
压缩机的分类：按结构分：按压力分：有低压，中压，高压，超高压终端排气压力小于0.2MPa为鼓风机，大于0.2MPa的才称为压缩机。
低压0.2--1MPa，中压1--10MPa，高压10--100MPa，大于100MPa 为超高压。
大型空分设备都选用离心式压缩机。
优点：（1）结构紧凑，排气量大，连续运转周期长（2）气缸内不需要油润滑，所以加工空气不带油（3）供气连续，稳定，无循环脉冲缺点：工作范围较窄，一旦偏离设计工况，效率降低甚至发生故障。
2024版空分培训课件
•引言•空分技术概述•空分设备介绍目录•空分工艺流程详解•空分操作实践与技巧•安全生产与环境保护要求•总结与展望01引言提升员工技能保障生产安全促进企业发展030201培训目的和意义培训内容和方式培训内容培训方式预期效果员工技能提升生产安全保障企业人才储备02空分技术概述空分技术定义与原理定义原理空分技术的原理主要是基于空气中氧气、氮气等组分的沸点不同，通过压缩、冷却、液化、精馏等步骤，实现各组分的分离和提纯。
空分技术发展历程初始阶段早期的空分技术主要依赖于低温精馏法，设备庞大且能耗较高。
发展阶段随着技术的进步，空分技术逐渐实现了设备的小型化和能耗的降低，同时出现了变压吸附、膜分离等新型空分技术。
现阶段目前，空分技术已经广泛应用于工业、医疗、环保等领域，成为现代工业不可或缺的一部分。
空分技术应用领域工业领域01医疗领域02环保领域0303空分设备介绍设备组成及功能01020304空压机预冷系统分子筛吸附器精馏塔启动精馏塔在确认分子筛吸附器正常工作后，启动精馏塔进行空气分离。
按照设定的程序启动分子筛吸附器，确保其正常工作。
启动预冷系统开启预冷系统相关阀门，启动冷却水泵和冷冻机，对原料空气进行预冷处理。
开机前检查检查设备各部件是否完好，润滑油、冷却水等是否充足，确启动空压机设备操作流程设备维护与保养定期检查润滑油更换清洗过滤器校验仪表04空分工艺流程详解原料选择与预处理预处理步骤原料种类包括压缩、冷却、过滤和去除水分等，以确保原料空气的质量。
设备选用分离方法包括深冷分离和吸附分离等，深冷分离是目前应用最广泛的方法。
分离原理利用空气中各组分沸点的差异，通过精馏方法实现分离。
设备介绍精馏塔是空分设备的核心部件，其设计和操作对分离效果有重要影响。
空气分离原理及方法产品检测与质量控制产品种类主要产品为氧气、氮气和氩气等，应确保其纯度和质量。
检测方法包括化学分析和仪器分析等，以检测产品中的杂质和含量。
质量控制措施建立严格的质量管理体系，对原料、过程和产品进行全方位监控，确保产品质量稳定可靠。
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料空气，在空气压缩机中被压缩到工艺流程所需的压 力，其中一部分空气在纯化后再经与膨胀机同轴异端 的匹配增压到更高压力。空气由于压缩而产生的热量 由级间冷却器中的冷却水带走。
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（2）空气中水分和二氧化碳的清除
加工空气中的水分和二氧化碳由于凝固点较高，在进
入空分装置低温设备后将会形成冰和干冰，堵塞低温 设备的通道，而影响空分装置的正常工作。为此需要 利用分子筛纯化器预先把空气中的水分和二氧化碳清 除掉。进入分子筛纯化器的空气温度约为8℃，出纯化 器的空气温度由于分子筛吸附而产生的吸附热约上升 到14℃左右。
热交换器中被返流气冷却到接近液化温度，并在下塔 实现空气的液化。 氧气和液氮的热交换是在冷凝蒸发器中进行的。由于 氮气和液氮两种流体所处的压力不同，所以在氮气和 液氧的热交换过程中，氮气被液化而液氧被蒸发。
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（6）精馏
空气的精馏是在精馏塔(上、下塔）中进行的。在下塔
中空气被初次分离成富氧液空和氮气，在上塔实现空 气的最终分离。 产品氧由上塔底部抽出，产品氮由冷凝蒸发器中液氮 回流管线抽出或下塔顶部抽出，并通过主换热器与进 塔的加工空气进行热交换，复热到常温后送出冷箱。
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空分装置
热电装置 气化装置
净化装置
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应用深度冷冻原理从空气中分离出氧气、氮气和氩气
及氦气等稀有气体组分的过程称为空气分离。采用深 度冷冻法，通过液化、精馏将空气分离成纯组分，一 般包括空气压缩、换热、净化、制冷、精馏五个基本 单元。 目前，国内外大型空分装置大部分采用全低压分子筛 净化流程。
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节流阀
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膨胀机在空分装置中的作用就是在空分启动阶段制取
液化空气和建立正常工况所需要的冷量，正常生产中 补偿装置在运行中的各种冷损，保证生产正常连续进 行。 对一般空分装置而言，加工每1kg空气需冷量2kcal.
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（5）空气的液化
空气的液化是进行氧、氮分离的首要条件，空气在主
11
空气的分离：
分离空气制取氧气、氮气的基本方法是在给定压力下
使氧氮混合液在不同温度下达到平衡状态，以提高气 相的氮浓度、液相中的氧浓度，当给定压力越低时， 气相中氮浓度越高，液相中氧浓度越高。
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空气精馏
空气的精馏是利用组成空气的各种组分具有不同的挥
发性，即在同一温度下各种组分的蒸汽压不同，将液 空进行多次部分蒸发和部分冷凝，就能达到分离的目 的。
空分装置产品参数
产 品 高压氧气 高压氮气 低压氮气 液氧 液氮 1000 产量Nm3/h （正常工况） 82,000 3000 34,000 纯度 99.6 O2 ≤5ppm O2 ≤5ppm O2 99.6 O2 ≤5ppm O2 压力 MPaG 8.7 6.6 1.0 能进 贮槽 能进 贮槽 液体工况时产量 2000 Nm3/h 液体工况时产量 3000 Nm3/h
空分知识
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主要内容
空气分离理论基础
空分工艺流程与设备 空分技术发展历程及应用
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专利技术公司
技术名称 气化装置生产能力
GE Energy GE水煤浆加压气化技 术 1,070,000Nm3/h(H2 +CO)
工艺指标：比氧耗 409 3/h （ 1070000 ÷ 1000 ）× 409=437630Nm 3 3 Nm O2/1000Nm (气化用氧量） H2+CO 乘以系数1.12 即空分装置设计O2： 4
空气被来自精馏后的返流产品气体和污氮气冷却到接 近液化温度，产品气体及污氮气则被复热到接近常温。
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（4）冷量的制取
为了确保和维持装置正常生产运行所需的热量平衡，
克服由于绝热跑冷、换热器复热不足及直接从冷箱中 向外排放低温液体等引起的冷量损失，需要不断地向 装置补充冷量，装置所需的补充冷量是由等温节流效 应和压缩空气在膨胀机中绝热膨胀对外做功而制取的。
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固体吸附剂吸附原理
吸附：当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多
个组分在固体表面处产生积蓄, 此现象称为吸附。吸附 过程是非均相过程，一相为流体混合物，另一相为固 体吸附剂。
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吸附是由于吸附力的存在而产生的, 吸附力是分子间的
作用力, 它与气体分子、吸附剂分子的本身性质有关。 分子筛有晶格筛分的特性, 气体分子的平均直径必须小 于其微孔的直径, 才能抵达吸附表面。利用这种筛分的 特性, 可有效分离气体混合物。当吸附剂吸附饱和后, 就要在低压高温条件下进行再生。再生越完全, 再工作 时吸附效果就越好。
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经空冷塔冷却后的空气一般在15 ℃温度下进入分子筛
吸附器内被吸附净化。水分、乙炔和二氧化碳都是极 性或不饱和分子。分子筛对它们有很强的亲和力。分 子筛共吸附性能使它可以在吸水的同时还可以吸附其 他物质, 这种亲和力的顺序是: 水分> 乙炔> 二氧化碳。
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(3)空气被冷却到液化温度
空气的冷却是在主换热器中进行的，在主换热器中，
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深冷循环
1、节流循环
2、对外做功的绝热膨胀循环 3、增压-透平膨胀机循环
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制氧流程介绍
空气分离是利用液化空气中氧、氮等各组分沸点的不
同，采用精馏的方法，将各组分分离开来。为达到目 的，空分装置的工作包括下列几个过程：
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（1）空气的压缩
将经原料空气过滤器清除了灰尘和其他机械杂质的原
5
备注 内压缩
空分装置后备系统产品参数
产 品 高压氧气 产量Nm3/h （设计工况） 82,000 纯度 99.6 O2 压力 MPaG 8.7 备注
高压氮气
低压氮气
15000
30,000
≤5ppm O2
≤5ppm O2
6.6
1.0
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空分装置主要由空气过滤压缩系统、预冷系统、纯化
系统、制冷系统、精馏系统、产品输送系统及仪表控 制系统等组成。 空分仪表控制系统由DCS控制系统及CCS控制系统组 成。DCS系统实现装置的正常操作（包括开停车）， CCS系统实现压缩机的防喘振控制、汽轮机调速控制 及压缩机组的联锁控制。
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(7)危险杂质的清除
采用分子筛纯化流程，大部分碳氢化合物等危险杂质
已在纯化器内清除掉，残留部分仍要进入塔内，并积 储在冷凝蒸发器中。期间由于液氧的不断蒸发，将会 有使碳氢化合物浓缩的危险，但只要从冷凝蒸发器中 连续排放液氧就可以防止碳氢化合物的浓缩。