空分装置培训课件

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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。
• 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;
• 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28~35%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。
• 在下塔顶部获得纯液氮,送入液氮贮存系统。

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• 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。
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。
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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。
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。
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1、空气过滤系统
在工业区的空气含尘量一般为15 mg/m3。灰尘粒度为0.5-20μm, 以 10 000m3/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。
• 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。
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。
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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。
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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。
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4、 纯化系统
分子筛纯化系统
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增效塔 上塔
污氮气去分子筛
• 空气
KDON-48000/80000型
空分装置简易流程
低压氮气去水冷塔
高压氧气4.7MPa
污氮气去水冷塔
粗氩气
压力氮气去压缩机
蒸汽
汽轮机
膨胀机
主冷
空冷塔
下塔
分子筛
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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
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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。
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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。
有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等固体杂质。
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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
空分工艺
制作单位:生产技术部
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目录
一、概述 • 1、空分的含义 • 2、空气分离的方法 • 二、空分装置的流程和特点 • 1、装置的流程 • 2、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
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一、概述
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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。
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自洁式过滤器
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2、空压机及增压机系统
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 空压机排气量:251 000Nm3/h, 0.595MPa(A)
增压机 流量 压力 一级: 6 000Nm3/h,0.80MPa(A) 一段:25 000Nm3/h,2.82MPa(A) 二段:83 000Nm3/h,7.30MPa(A)
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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。
• 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%左右。
• 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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装置的流程形式
• 空分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
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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:
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• 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,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.
0% 0% 50 % 50 % 70 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
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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。
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透平膨胀机制冷的基本原理
• 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。
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。
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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
证制氧机的安全运行,清除这些杂质是非常有必要的。
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分子筛的吸附顺序

CH4 C2H6 C3H8 N2O C2H4
CO2 C2H2 C3H6 nC4H10 iC4H10 C6H6 C3H6O O3 NO
H2O
甲烷 乙烷 丙烷 一氧化二氮 乙烯 二氧化碳 乙炔 丙烯 正丁烷
nC4H10 异丁烷 苯 丙酮 臭氧 一氧化氮 水
设计吸附率
CO2含量为 0.1ppm时的
吸附率
CH4 C2H6 C3H8 N2O C2H4 CO2 C2H2 C3H6
iC4H10 C6H6 C3H6O O3 NO H2O
0% 0% 65 % 65 % 85 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
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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 返流污氮气进行换热。这部分高压空 气从换热器底部抽出经节流进入下塔。
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
固体杂质颗粒直径大于100μm的 在重力作用下会自动降落,小0.1μm 的极小粒子不致引起危害,所以需要 净除的对象为100-0.1μm的尘粒,空 气过滤器主要捕集的是100-0.1μm 的尘粒.净除后空气中含固体杂质的 量小于0.5mg/m3。
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• 一、除尘的方式: • 1、过滤除尘:使含尘气体通过滤料,将尘粒分
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