制氧讲座——空分主要设备汇总
空分设备结构及工作原理1知识讲解
空分装置系统划分所谓空分，就是将空气深度冷却至液态，由于液空其组分沸点各不相同，逐步分离出氧、氮、氩等等。
空分装置大体可分以下几个系统：1、空气过滤系统过滤空气中的机械杂质，主要设备有自洁式空气过滤器。
2、空气压缩系统将空气进行预压缩，主要设备有汽轮机、增压机、空压机等。
3、空气预冷及纯化系统将压缩空气进行初步冷却，并去除压缩空气中的水分和二氧化碳等杂质，主要设备有空冷塔、水冷塔、分子筛纯化器、冷却水泵、冷冻水泵等。
4、分馏塔系统将净化的压缩空气深度冷却，再逐级分馏出氧气、氮气、氩气等，主要设备有透平膨胀机、冷箱(内含主塔、主冷、主还、过冷器、粗氩塔、液氧泵、液体泵等)5、贮存汽化系统将分馏出的液氧、液氮、液氩进行贮存、汽化、灌充，主要设备有低温液体贮槽、汽化器、充瓶泵、灌充台等。
空气冷却塔结构工作原理空冷塔（Φ4300×26895×16），主要外部有塔体材质碳钢，内部有2层填料聚丙烯鲍尔环，并对应2层布水器。
其作用是对从空压机出来的空气进行预冷。
空气由塔底进入，塔顶出去，冷冻水从塔顶进入，塔顶出去，在这样一个工程中，冷冻水和空气在塔内，经布水器填料的作用充分的接触进行换热，把空气的温度降低。
水冷却塔的结构及工作原理水冷却塔（规格Φ4200×16600×12），主要外部有塔体材质碳钢，内部有一层聚丙烯鲍尔环填料，对应一根布水管；一层不锈钢规整填料。
其作用式把从冷却水进行降温，生成冷冻水供给空冷塔。
基本原理和空冷塔一样，从冷箱出来的温度较低的污氮气，进入水冷塔下部，在水冷塔内部经填料与从上部来的冷却水充分接触换热后排出，在此过程中冷却水生成冷冻水。
分子筛结构以及原理，其再生过程原理吸附空气中的水份、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。
空分培训深冷法制氧PPT幻灯片
它们的不等价性通过理论 证明可用熵来度量。对于
• 对其它绝热过程来说，自然过程 总是朝着熵增大的方向进行，
或者说，熵增加的大小反映了过程 的不可逆程度，因此，熵就是表示 过程方向性的一个状态参数。
• 熵是从热力学理论的数学分析中得
来的，定义也是用数学式子给出的， 正像焓一样，熵在热工理论计算及
熵可以用来度量不可逆过程
前后两个状态的不等价性 不可逆过程 节不流膨可胀 逆过程前、后的两
个状态是不等价的 膨胀机膨胀 理想膨胀机膨胀 为可逆过程
空气通过节流阀和膨胀机时，压力
从p1降到p2，在理想情况下，两
个过程均可看成是绝热过程。但是 ，由于节流过程没有对外作机械功 ，压力完全消耗在节流阀的摩擦、 涡流及气流撞击损失上，要使气体
递及转化时的数量关系，但并 未说明究竟谁传给谁，在
什么条件下方能传递以及过程 进行到何时为止。
气体的基本状态参数
温度（T） 压力（P） 比容（v）
内能（U）
熵（S） 焓（H）
直接测量
不能测量
气体基本定律
气体几个状态参数间的关系
例子：气球被挤爆，热水 瓶软木塞弹出
气体的分子间距较大，气
体分子在它们所占的容积 内以很快的速度运动着， 并且每次碰撞之间都做直 线运动。在压力不高与温 度不太低的的情况下，气
LOX LIN
低温储罐
6
7度会趋与一致。
T1 T2
T1>T2
这一过程是自然发生的
T1’ T2’
T1’=T2’ 换热器
冷损
•为了使我们室内空气变得
比外面温度更低，我们开
了空调 T1 T2
T1’ T2’
空分设备简介
空分设备简介目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。
有生产气态氧、氮的装置，也有生产液态氧、氮的装置。
但就基本流程而言，主要有四种，即高压、中压、高低压和全低压流程。
我国空分设备的生产规模已经从早期只能生产20m3/h（氧）的制氧机，发展到现在具有生产20000m3/h、30000m3/h和50000m3/h（氧）的特大型空分设备的能力。
基本系统空分设备是一个大型的复杂系统，主要由以下子系统组成：动力系统、净化系统、制冷系统、热交换系统、精馏系统、产品输送系统、液体贮存系统和控制系统等。
动力系统：主要是指原料空气压缩机。
空分设备将空气经低温分离得到氧、氮等产品，从本质上说是通过能量转换来完成。
而装置的能量主要是由原料空气压缩机输入的。
相应地，空气分离所需要的总能耗中绝大部分是原料空气压缩机的能耗。
净化系统：由空气预冷系统（空冷系统）和分子筛纯化系统（纯化系统）组成。
经压缩后的原料空气温度较高，空气预冷系统通过接触式换热降低空气的温度，同时可以洗涤其中的酸性物质等有害杂质。
分子筛纯化系统则进一步除去空气中的水分、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质。
制冷系统：空分设备是通过膨胀制冷的，整个空分设备的制冷严格遵循经典的制冷循环。
不过通常提到的空分制冷设备，只要是指：膨胀机。
热交换系统：空分设备的热平衡是通过制冷系统和热交换系统来完成的。
随着技术的发展，现在的换热器主要使用铝制板翘式换热器。
精馏系统：空分设备的核心，实现低温分离的重要设备。
通常采取高、低压两级精馏方式。
只要由低压塔、中压塔和冷凝蒸发器组成。
产品输送系统：空分设备生产的氧气和氮气需要一定的压力才能满足后续系统的使用。
只要由各种不同规格的氧气压缩机和氮气压缩机组成。
液体贮存系统：空分设备能生产一定的液氧和液氮等产品，进入液体贮存系统，以备需要时使用。
只要是由各种不同规格的贮槽、低温液体泵和汽化器组成。
控制系统：大型空分设备都采用计算机集散控制系统，可以实现自动控制。
空分设备知识介绍
空分设备是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备，广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。
简单来说就是空分的系统流程包括：•压缩系统•预冷系统•纯化系统•换热系统•产品送出系统•膨胀制冷系统•精馏塔系统•液体泵系统•产品压缩系统我们按照空分系统流程对设备进行一一介绍：有自洁式空气过滤器、汽轮机、空压机、增压机，仪表气压缩机等。
万等级以上双层，6万等级以上三层布置；一般单台压缩机需要单独布置过滤器，同时布置在上风口。
对工质做功的型式。
汽轮机一般常用的有三种形式：全凝、全背压和抽凝，较为常用的是抽凝。
产能耗低2%左右，投资高80%；空压机采用出口放空，不设置回流管路，一般有最小吸入流量防喘振要求，采用入口导叶进行流量调节，进口国产机组均是四级压缩三级冷却（末级不冷却）。
主空压机配备一套水洗系统，用以冲洗各级叶轮和蜗壳表面沉积物。
该系统随主机成套。
（5）增压机一般大型空分装置投资采用单轴等温型离心压缩机和齿轮式离心压缩机两种，其中齿轮式在能耗上占较大优势，尤其压比较大的工况。
（6）仪表气压缩机一般有三种形式：无油螺杆机，活塞式和离心式。
由于活塞式和离心式天然无油，所以不需要除油装置，只需要配套干燥装置（除水）和精密过滤器（除固体颗粒）即可；而螺杆机一般有有油和无油然后除油两种，喷油螺杆机需要设置除油装置，同时需要设置精度非常高的除油过滤器，以满足工艺要求，这种机型的优势是价格较便宜；无油螺杆采用干转子或者水润滑，这种机型优点是绝对不含油，缺点是价格较贵。
气量500Nm³/h以下适合选活塞式；气量在2000Nm³/h以下适合选螺杆机或活塞机；气量在2000Nm³/h以上即三种机型都可以选，气量大时离心式压缩机较有优势，其易损件较少，同时好维护，性价比较高。
仪表压缩机在开车时使用，正常运行后由分子筛纯化器后抽取。
空分制氧-第一章 制氧流程说课讲解
空分制氧-第一章制氧流程第一章制氧流程 01.1 概述 01.1.1 制氧机分类 01.1.2 制氧机的性能指标 01.1.3 国产空气分离设备的型号规定 (5)1.1.4 制氧机的发展 (5)1.2 制氧机的典型流程 (6)1.2.1 150m3/h制氧机 (6)1.2.2 3200 m3/h制氧气机 (7)1.2.3 10000 m3/h制氧机 (8)1.2.4 KDON-6000/13000增压分子筛净化全低压制氧机 (10)1.3 制氧流程组织 (12)1.3.1 流程组织要求 (12)1.3.2 制冷系统组织 (12)1.3.3 防爆系统组织 (19)1.3.4 换热器系统组织 (22)1.4 流程比较 (24)第二章制冷......................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 空气的液化................................................................................................ 错误!未定义书签。
2.1.1 流膨胀效应................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1.2 膨胀制冷....................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1.3 节流与等熵膨胀的比较............................................................... 错误!未定义书签。
空分装置主要设备一览表及主要设计参数
4
PCV021094
油系统压力调节阀
5
PDIT021093
油过滤器压差
80
6
PDIT021036A
三级进口流量
7
PDIT021036B
三级出口流量
8
PIT021031A
一级进口压力
9
PIT021031B
一级进口压力
10
PIT021031C
一级进口压力
11
PIT021037
压缩机过载保护
X2
再生气管道安全阀
0.088MPa
3
SV021202
A42Y-16C,DN40，PN16全启式安全阀
加热蒸汽管道安全阀
1.1Mpa
4
SV02401
A42Y-40，DN65，PN40全启式弹簧安全阀
增压空气进冷箱安全阀
2.95Mpa
5
SV020101
进口阀门
高压氧气出冷箱安全阀
3.4Mpa
6
SV02102
125
26
TE021005
阶段0轴向轴承温度
115
125
27
TE021006
三级压缩径向轴承温度
115
125
28
TE021007
阶段0轴向轴承温度
115
125
29
TE021008
阶段0径向轴承温度
115
125
30
TE021013
主轴径向轴承温度
115
125
31
TE021014
NDE主轴轴向轴承温度
115
OP-021701后安全阀
3.3MPa
空分装置讲解
空分装置简介洗涤剂化工厂空分车间由氮氧站和空压站布置成一个区域组成的气体车间，为生产装置和辅助系统提供需要的氮气、氧气、仪表风和工业风。
1.1.1装置简介氮氧站包括空分装置、液氧液氮储存、压氧、压氮系统，空分装置有两套KDON-800/1400空分设备（其中一套生产、另一套备用），该装置于1991年8月建成投产，装置设计生产能力为氮气1400Nm3/h,氧气800Nm3/h，该装置占地面积为20072 m2。
空分装置为开封空分设备厂开发研制的新型产品。
它采用常温分子筛吸附法净化空气，工艺流程简单，操作方便，运行安全平稳。
为了满足生产装置氧、氮的连续供气，装置内设置了液氧、液氮的储罐及气化系统。
为了保证全厂各用户需求，由压氧、压氮系统供应压缩氧气和压缩氮气，按设计值，提供给用户的氮气质量为含02≤8PPm，供给压力,产量1400 Nm3/h，提供的氧气质量为≥%，供给压力为 MPa，产量为800 Nm3/h。
空压站于1991年8月建成投产，设计可为全厂提供仪表风4000 Nm3/h，供给压力 MPa，仪表风露点为≤-40℃，工业风1080 Nm3/h，供给压力 MPa。
1.1.2工艺原理1.1.2.1 空分装置原理空气主要是由%的氮气和%的氧气及其它气体混合而成。
空气分离就是先使空气冷却到一定的低温，而使其液化成为液态空气。
再利用氧和氮两种液体的沸点不同（在大气压力下，氧的沸点为﹣183.98℃，而氮的沸点为﹣195.8℃），在装有筛板的空分塔内进行分离。
空分塔又称之为精馏塔。
空气精馏塔一般可分为单级精馏塔和双级精馏塔，单级精馏塔只能制取一种纯产品。
洗涤剂化工厂空分装置采用双级精馏塔制取高纯度的氮气和氧气。
氮气供全厂各用户，氧气供脂肪醇。
所谓精馏，就是同时并多次地运用部分蒸发与部分冷凝的过程。
压缩并经冷却到冷凝温度的液态空气进入精馏塔后，在塔内气化空气自下而上地穿过每块塔板与塔板上的液体接触，这样气体中的氧逐步冷凝到液体中去，而液体中的氮便蒸发到气体中去，每经过一块塔板，气体中的氮浓度便提高一次，这样经过多层塔板（只要塔板数足够多），在塔的上部便得到纯度为%以上的高纯度氮气，在塔底便可得到氧纯度（30～38%）较高的液体，称之为富氧空气。
空分工艺及设备介绍
• 从主冷凝蒸发器抽取液氧送入液氧贮存系统。 • 从下塔顶部获得纯液氮，送入液氮贮存系统。 • 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，进入氮气用户。 • 从上塔顶部抽取低压纯氮气经过冷器回收冷量，经板式
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回收冷量，经板式换热
器和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。
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（二）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： 1.如何清除空气中的杂质； 2.如何为装置提供带压的空气； 3.如何将空气冷却到液化温度； 4.如何将空气分离成氧、氮； 5.如何将产品送到用户； 6.如何储存液态氧、氮。 为此，空分装置中相对应的建立了以下几个系统。
氙（Xe）：8×10-6%;
机械杂质：0.01g/㎡
9
二、空分装置介绍
10
（一）我公司空分装置简介
• 空 分 装 置 KDON13000/15000. 由 杭 州 杭 氧 股份公司制造，单套空分装 置 制 氧 能 力 1 . 3 万 Nm3/h ， 制 氮 能 力 1 . 5 万 Nm3/h ， 同 时副产仪表空气、液氮和液 氧。
空分工艺及设备介绍
我国空分流程的技术发展
空分设备是由诸多配套部机组成的成套设备，我国空分于1953年哈 尔滨制氧机制造厂起步，经过50多年的发展，从第一代小型空分流程发 展到目前的第六代大型全精馏无氢制氩工艺流程。每一次空分设备流程 的变革和推进，都是新技术、新工艺的创新。透平膨胀机的产生，实现 了大型空分设备全低压流程；高效板翅式换热器的出现，使切换板翅式 流程取代了石头蓄冷器、可逆式换热器流程，使装置冷量回收效率更高 ；增压透平膨胀机的出现极大的提高了膨胀机的制冷效率并把输出的外 功有利的得到回收；常温分子筛净化流程替代了切换式换热器，使空分 装置净化系统的安全性、稳定性得到极大提高 并使能耗大大降低，随 着规整填料和低温液体泵在空分装置中的应用，进一步降低了空分设备 的能耗，实现了全精馏无氢制氩，使空分设备在高效、节能、安全等方 面取得了进步。随着计算机的广泛应用，空分装置的自动控制、变负荷 跟踪调节等变得更为先进。
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氨冷组
符 号：RU1101 作 用：将冷冻水冷 却到所需的温度
制 造 厂：湖北登封 技术参数： 50 冷冻水量 冷冻水进水温度 13～18 冷冻水出水温度 7～10 T ℃ ℃
冷冻水泵
冷却水泵
符 号： WP1103WP1104 流 量： 60T/h 扬 程： 85m 制 造 厂：上海凯泉
空气冷却塔
符 号：AT1101 作 用：把出空压机的高温气体（～110℃） 冷却到～12℃，以改善分子筛吸附器的工作状 况。 结 构：立式圆筒型塔，分上下二段，上段装 散装填料，下段也装散装填料。塔内设有分配 器，出口安装高效除雾器。 制 造 厂: 河南开元空分
水冷却塔
符 号：WT1101 作 用：利用分馏塔出来的低温干燥纯氮气和 污氮气预冷却外界供水，使之有较低的温度， 然后输送至空冷塔上段。 结 构：本塔为立式圆筒体填料塔，塔顶设有 除雾器和布水器，内装散装填料。 制 造 厂:河南开元空分
下塔与上塔
代 号：下塔C1(含主冷)、上塔C2 作 用：下塔将空气初步分离成纯氮气及富氧液空， 为产品的形成打下基础；上塔将下塔来的液空、富氧 液空、液氮经精馏在顶部得到纯氮气，在底部获得纯 氧产品。 结 构：塔筒为圆筒形，下塔为高效筛板塔，上塔为 规整填料塔。提高效率，降低空压机排压，提高装置 提取率，降低能耗 制 造 厂：河南开元空分
代 号：ET1、ET2 作 用：高压的空气经过绝热膨胀，制取空分 装置中所需的部分冷量，以维持分馏塔的冷量 平衡，保证精馏过程的进行。 结 构：可调喷嘴、径轴流反动式、增压机制 动 制 造 厂：简阳瑞特
膨胀机（增压端）
代 号：B1、B2 作 用：利用膨胀机的膨胀功将空气增压，提 高增压空气进液氧喷射蒸发器的压力。 结 构：可调喷嘴、径轴流反动式、增压机制 动
增压机后冷却器
符 号：WE441、WE442 作 用：冷冻水+循环冷却水将从增压机出来 的空气冷却至27℃ 结 构：为卧式管壳式换热器【壳走水管走气 制 造 厂：河南开元空分
液氧、液氮贮槽
氧、氮汽化器
型 式： 水浴式汽化器 汽 化 量：10000 m3/h 氧汽化压力： 0.08MPa 氮汽化压力： 2.7MPa
容 积 ： 100m3 制 造 厂： 圣达因
梅花集团
谢谢合作
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
主冷
主冷安全是空分装置的安全重点，主冷板束设 计采用独特的防爆结构，防止碳氢化合物等杂 质在翅片中的积聚。
下塔与上塔
技术参数： 上塔：操作温度（塔顶）：-193 ℃ 操作压力（塔顶）：35KPa 下塔：操作温度（塔顶）：-178℃ 操作压力（塔顶）：0.46MPa
透平膨胀机（膨胀端）
符 号：WP1101WP1102 流 量：150T/h 扬 程：55m 制 造 厂
符 号：MS1201、MS1202 作 用：吸附空气中的水份、二氧化碳及乙炔等碳氢 化合物，使进入冷箱的空气纯净。杂质被活性氧化铝、 分子筛吸附后随再生气解析放空到大气中 结 构：立式圆筒体、采用双层床结构 分子筛类型13X－APG球型 4X8目分子筛 再生温度175℃ 制 造 厂:河南开元空分
主换热器
符 号：E1；E2；E3，E4：E5. 作 用：返流氧气、氮气、污氮气被复热至常温， 正流空气被冷却及液化。 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换热
过冷器
符 号：E6 作 用：对低温液体进行过冷，减小节流后的 汽化率。 结 构：为多层板翅式，相邻通道间物流通过 翅片和隔板进行良好的换热，更好的回收低温 冷量，提高提取率，降低了能耗 。
空分主要设备
空分工段
自洁式空气过滤器
符 号：AF1001 作 用：清除空气中的机械杂质及灰尘。 结 构：室外立式。设有自动控制系统，可以 自动定时反吹 ，并可以根据过滤器阻力大小 调整程序 。 制 造 厂：无锡宏博
空压机（汽轮机拖动）
型 号：4TYD112 作 用：把空气从大气压力加压至 0.51/0.57MPa并逐级冷却以提供加工空气。 结 构：透平式，中间冷却。 操作弹性：调节范围75%～105%。 制 造 厂： 杭氧
电加热器
符 号：EH1201 作 用：用于分子筛再生加热 结 构：立式，翅片式电加热管 功率850.5KW 制造厂：镇江飞利达
蒸汽加热器
符 号：SH1201 作 用：用于分子筛再生加热 使用方式：被加热的污氮气由蒸汽加热器的上 部进入加热器，在加热器内部被加热后排出 制造厂：河南三利