空分培訓演示文稿現在是1頁\一共有44頁\編輯于星期四空分培訓課件現在是2頁\一共有44頁\編輯于星期四空分培訓目錄一、空氣分離的方法二、空氣的組成三、空氣分離的基本原理四、空分流程的技術發展五、大唐克旗空分流程特點六、大唐克旗空分裝置簡介七、大唐克旗空分設計原則八、空分裝置與其它界區的聯系九、空分主要技術性能指標十、空分工藝流程現在是3頁\一共有44頁\編輯于星期四一、空氣分離的方法和原理空分的含義：簡單說就是利用物理或者化學方法將將空氣混合物各組進行分開，獲得高純氧氣和高純氮氣以及一些稀有氣體的過程。空分分離的方法和原理：空氣中的主要成分是氧和氮，它們分別以分子狀態存在，均勻地混合在一起，通常要將它們分離出來比較困難，目前工業上主要有３種實現空氣分離方法。１）深冷法（也稱低溫法）：先將混合物空氣通過壓縮、膨脹和降溫，直至空氣液化，然后利用氧、氮汽化溫度（沸點）的不同（在標準大氣壓下，氧的沸點為﹣１８３℃；氮的沸點為﹣１９６℃，沸點低的氮相對于氧要容易汽化這個特性，在精餾塔內讓溫度較高的蒸氣與溫度較低的液體不斷相互接觸，低沸點組分氮較多的蒸發，高沸點組分氧較多的冷凝的原理，使上升蒸氣氮含量不斷提高，下流液體中的氧含量不斷增大，從而實現氧、氮的分離。要將空氣液化，需將空氣冷卻到﹣１７３℃以下的溫度，這種制冷叫深度冷凍（深冷）；而現在是4頁\一共有44頁\編輯于星期四空氣分離的方法和原理利用沸點差將液態空氣分離為氧、氮、氬的過程稱之為精餾過程。深冷與精餾的組合是目前工業上應用最廣泛的空氣分離方法；２）吸附法：利用多孔性物質分子篩對不同的氣體分子具有選擇性咐附的特點，對氣體分子不同組分有選擇性的進行吸附，達到單高純度的產品。吸附法分離空氣流程簡章，操作方便運行成本較低，但不能獲得高純度的的雙高產品。３）膜分離法：利用一些有機聚合膜的潛在選擇性，當空氣通過薄膜或中空纖維膜時，氧氣穿過膜的速度比氮快的多的特點，實現氧、氮的分離。這種分離方法得到的產品純度不高，規模也較小，目前只適用于生產富氧產品。現在是5頁\一共有44頁\編輯于星期四二、空氣的組成組分氧氮氬氖氦氪氙二氧化碳其它分子式O2N2ArNeHeKrXeCO2氮氧化物水體積含量20.9378.030.9321.5～1.8×10-34.6～5.3×10-41.08×10-48×10-60.03重量含量23.175.61.2861.2×10-37×10-33

×10-44×10-50.046氣體密度1.4291.2501.734０.９０.１７８３.７４３５.８９６１.９７７沸點－182.97－195.79－185.86－246.08－268.938－153.4－108.11－78.44（升）現在是6頁\一共有44頁\編輯于星期四空氣的組成氧、氮、氬和其他物質一樣，具有氣、液和固三態。在常溫常壓下它們呈氣態。在標準大氣壓下，氧被冷凝至－18３℃，氮被冷凝至－1９６℃，氬被冷凝至－18６℃即會變為液態，氧和氮的沸點相差１３℃，氬和氮的沸點相差１０℃，空氣的分離就是充分利用其沸點的不同來將其進行分離。空氣中除氧、氮和氬外，還有氖、氦、氪、氙等稀有氣體，這些稀有氣體廣泛應用在國防、科研及工業上，稀有氣體的提取也直接關系到空分裝置氧氣的提取率和生產運行能耗。目前大型的空分裝置都普遍帶無氫制氬工藝。現在是7頁\一共有44頁\編輯于星期四三、空氣分離的基本原理空氣分離的基本原理就是利用低溫精餾法將空氣冷凝成液體(空氣冷凝溫度－１７３℃),然后按各組分蒸發溫度的不同將空氣分離。壓縮空氣除去水分和二氧化碳等雜質后，經熱交換系統和增壓膨脹機制冷后進入下塔，在塔板上氣體與液體接觸，由于氣、液之間溫度差的存在,在進行傳熱和傳質交換時,低沸點組分氮吸收熱量開始蒸發,氮組分首先蒸發出來,溫度較高的氣體冷凝,放出冷凝熱,氣體冷凝時,首先冷凝氧組分.這過程一直進行到氣相和液相的溫度相等為止,也即氣、液處于平衡狀態。這時,液相由于蒸發,使氮組分減少,同時由于氣相冷凝的氧也進入液相,因此液相的氧濃度增加了,同樣氣相由于冷凝,使氧組分減少,同時由于液相的氮進入氣相,因此氣相的氮濃度增加了.多次的重復上述過程,氣相的氮濃度就不斷增加,液相的氧濃度現在是8頁\一共有44頁\編輯于星期四空氣分離的基本原理也能不斷的增加.這樣經過多次的蒸發與冷凝就能完成整個精餾過程,從而將空氣中的氧和氮分離開來。空氣在下塔被初步精餾為氣氮、污液氮和富氧液空，以節流閥減壓降溫后送至上塔作為上塔的回流液，進一步實現精餾，最終在上塔頂部得到純氮氣，下部得到合格的液氧產品。主冷凝蒸發器是連接上下塔實現精餾過程的紐帶，起到承上啟下的重要作用。根據壓力對應液化溫度成正比的特性，在主冷凝蒸發器中通過液氧將壓力氮氣冷凝為液氮，為上下塔提供回流液建立精餾工況，同時主冷氧側的液氧被蒸發成氣氧，進入上塔作為上升蒸氣，主冷凝蒸發器換熱工況的平衡直接關系到精餾工況的穩定。現在是9頁\一共有44頁\編輯于星期四四、我國空分流程的技術發展空分設備是由諸多配套部機組成的成套設備，我國空分于1953年起步，經過５０多年的發展，從第一代小型空分流程發展到目前的第六代大型全精餾無氫制氬工藝流程。每一次空分設備流程的變革和推進，都是新技術、新工藝的創新。透平膨脹機的產生，實現了大型空分設備全低壓流程；高效板翅式換熱器的出現，使切換板翅式流程取代了石頭蓄冷器、可逆式換熱器流程，使裝置冷量回收效率更高；增壓透平膨脹機的出現極大的提高了膨脹機的制冷效率并把輸出的外功有利的得到回收；常溫分子篩凈化流程替代了切換式換熱器，使空分裝置凈化系統的安全性、穩定性得到極大提高并使能耗大大降低，隨著規整填料和低溫液體泵在空分裝置中的應用，進一步降低了空分設備的能耗，實現了全精餾無氫制氬，使空分設備在高效、節能、安全等現在是10頁\一共有44頁\編輯于星期四我國空分流程的技術發展方面取得了進步。隨著計算機的廣泛應用，空分裝置的自動控制、變負荷跟蹤調節等變得更為先進。第一代：高低壓循環，氮氣透平膨脹，吸收法除雜質；第二代：石頭蓄冷器，空氣透平膨脹低壓循環；第三代：可逆式換熱器；第四代：分子篩純化；第五代：規整填料，增壓透平膨脹機的低壓循環；第六代：內壓縮流程，規整填料，全精餾無氫制氬。現在是11頁\一共有44頁\編輯于星期四五、大唐克旗空分流程特點采用常溫分子篩凈化，清除空氣中的有害物質更有效，切換損失小，裝置設計連續運行周期大于二年；采用規整填料上塔替代篩板上塔，使上塔阻力大大降低（只有篩板阻力的１／４），使空壓機的排氣壓力降低，裝置運行能耗下降５％～７％；空分設備氧的提取率提高，空分設備氧的氧提取率可達９９％，氧氣純度在99.8％以上；精餾采用全精餾無氫制氬技術，氬塔采用規整填料塔，省略了制氫設備，流程簡化，節省投資和運行費用；分子篩純化系統采用雙層床結構，大大延長了分子篩的使用壽命現在是12頁\一共有44頁\編輯于星期四大唐克旗空分流程特點和降低了床層阻力，使空分裝置的運行更安全可靠；采用高效增壓透平膨脹機技術，能很好的回收部分能量，膨脹機制冷效率在８５％以上；采用ＤＣＳ與ITCC控制技術，實現了中控、機房和就地一體化的控制，可有效地監控整套空分設備的生產過程；現在是13頁\一共有44頁\編輯于星期四六、大唐克旗空分裝置簡介1）空分界區在總圖布置中位于氣化分廠的南側，動力分廠的西側，首站的北側；2）整個空分界區可分為兩大塊：壓縮區域和精餾區域。壓縮區域包括六套一拖二空壓機組、一套活塞式氮壓機組、儀表空氣壓縮機組以及和汽輪機相配套的全凝式空氣冷凝器；在精餾區域主要包括六套空氣預冷系統、分子篩純化系統、增壓透平膨脹機制冷系統、分餾塔系統以及液體貯存系統；3）六套空分裝置分三期滾動建設，每期二套。單套空分裝置的制氧能力為48000Nm3/h，制氮能力80000Nm3/h；4）成套空分設備由杭州杭氧股份有限公司負責設計供貨，空壓機組由曼透平公司設計供貨。現在是14頁\一共有44頁\編輯于星期四七、大唐克旗空分設計原則1)安全性好采用液氧內壓縮流程，主冷凝器采用浴式結構，全浸式操作，增加主冷液氧的循環倍率，防止碳氫化合物、N2O在主冷換熱表面析出而引起的主冷爆炸；內壓縮的液氧泵取代外壓縮的氧壓機極大減少火災隱患；二臺液氧泵完全實現在線自動啟動與切換運行程序，可有效地保證裝置的安全運行與連續供氧；產品液氧在高壓下蒸發，使烴類物質積累的可能性大大降低。2）可靠性高現在是15頁\一共有44頁\編輯于星期四大唐克旗空分設計原則低溫高壓液氧泵和增壓膨脹機采用進口名牌產品，產品性能可靠，液氧泵實現在線冷備，若運行泵出故障則備用泵可在10秒鐘內自動啟動達到工作負荷；本裝置產品為高壓氧氣，內壓縮流程中的液氧泵取代外壓縮流程中的氧氣壓縮機，運行可靠性大大增加；采用高效增壓透平膨脹機，有效的回收透平膨脹機產生的功，提高單位制冷量并有效的降低系統能耗；采用雙層床分子篩純化系統,使裝置使用周期更長．3）投資成本低，配置更合理采用內壓縮流程后增壓機+低溫液體泵+高壓板式換熱器的投資比現在是16頁\一共有44頁\編輯于星期四大唐克旗空分設計原則外壓縮的氧壓機低；主空壓機與增壓機共用一臺汽輪機驅動，設備配置緊湊合理；低壓氮直接從下塔抽出，無需氮壓機進行加壓，減少投資。4）采用先進可靠的DCS和ＩＴＣＣ控制系統；成套空分裝置采用DCS和ＩＴＣＣ控制系統，關鍵控制點采取冗余配置，設備安全運行的可靠性高。5）流程進行優化設計。充分的利用富余的氮氣和污氮氣回收其冷量，取消冷水機組；利用節能型蒸汽加熱器取代傳統的蒸汽加熱器，蒸汽消耗量得到有效降低，冷凝液充分回收。現在是17頁\一共有44頁\編輯于星期四大唐克旗空分設計原則6)原料空氣壓縮機和增壓機特點:采用國際著名公司曼透平壓縮機組產品，可充分保證機器具有先進的性能指標，降低系統總體能耗；原料空壓機配備高壓水葉輪清洗機構，可方便地進行葉輪的除垢清洗，提高壓縮機的運行效率。原料空壓機的入口，增壓機的一段與二段入口均帶入口導葉調節機構，可方便地進行氣量的調整與變工況操作，調節范圍為７５％－１０５％；考慮到增壓機在流程中的特殊地位，采用進、出口壓力與入口流量進行防喘振控制，很好的實現壓縮機的保護功能。現在是18頁\一共有44頁\編輯于星期四八、空分裝置與其它界區的聯系空分裝置原始開車時，由動力分廠為空分裝置提供驅動汽輪機用的高壓蒸汽和蒸汽加熱器用的中壓蒸汽，空分裝置原始開車時為自己提供儀表氣源；空分裝置正常生產后，主要為下游氣化裝置提供純度為99.8%，壓力為4.7MPa，產量為48000Nm3/h的氧氣，作為氣化裝置的原料氣參加反應；純度為99.999%，壓力為0.4MPa，產量為25000Nm3/h的壓力氮氣主要供下游工藝生產使用，作為汽提氣、密封保護氣和吹掃用氣；純度為99.999%，壓力為4.1MPa，產量為10000Nm3/h的高壓氮氣主要供下游凈化裝置開車升壓時使用。現在是19頁\一共有44頁\編輯于星期四空分裝置與其它界區的聯系副產的工廠空氣（壓力為0.4MPa,產量5000Nm3/h）、儀表空氣（壓力為0.7MPa，產量為6000Nm3/h）供空分及下游所有化工區使用，作為儀表氣源和吹掃用氣。現在是20頁\一共有44頁\編輯于星期四空分裝置與其它界區的聯系聯系示意圖動力分廠空分分廠氣化分廠凈化分廠甲烷化分廠環境工程分廠其它界區公用工程分廠儀表氣、工廠空氣蒸汽氧、氮、儀表空氣循環冷卻水氮氣、儀表空氣、工廠氣現在是21頁\一共有44頁\編輯于星期四九、空分技術性能指標產品產量Nm3/h純度壓力MPaG備注氧氣48,00099.8O24.7內壓縮液氧30099.8O20.16氮氣I25,000≤10ppmO20.4下塔抽取氮氣II10,000≤10ppmO24.1開車時用氣量包含在氮氣I中氮氣III55,000≤10ppmO20.008通水冷塔現在是22頁\一共有44頁\編輯于星期四空分技術性能指標液氮300≤10ppmO20.2儀表空氣6000無油、無塵壓力露點：≤-40℃0.7增壓機一級后抽出減壓裝置空氣5000無油、無塵壓力露點：≤-40℃0.4分子篩后抽出氣化爐開工空氣7000無油、無塵壓力露點：≤-40℃0.4氣化開車時使用、分子篩后抽出現在是23頁\一共有44頁\編輯于星期四空分流程框圖空壓機預冷系統純化系統熱交換器精餾系統氧氮產品膨脹機增壓機貯存系統現在是24頁\一共有44頁\編輯于星期四十、空分工藝流程圖蒸汽空冷塔膨脹機汽輪機過冷器上塔增效塔

主冷壓力氮氣去壓縮機分子篩高壓氧氣污氮氣去水冷塔粗氬氣污氮氣去分子篩水冷塔水冷塔液氧泵冷卻水增壓機下塔氮氣現在是25頁\一共有44頁\編輯于星期四空分工藝流程空分裝置為分子篩凈化空氣、空氣增壓、膨脹空氣進下塔、液氧內壓縮流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機，采用規整填料上塔、增效氬塔工藝；原料空氣自吸入口吸入，經自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質。過濾后的空氣進入離心式空壓機，經原料空氣壓縮機壓縮后進入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經水冷塔冷卻后的低溫水。空氣自下而上穿過空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗；經空冷塔冷卻后的空氣進入切換使用的分子篩純化器，空氣中的二氧化碳、碳氫化合物和水分被吸附。分子篩純化器為兩只切換使用，其中一只工作時，另一只再生。純化器的使用周期約為240分鐘，定時自動切換；凈化后的空氣分為兩股：一股進入低壓板式換熱器，與現在是26頁\一共有44頁\編輯于星期四空分工藝流程返流的氣體換熱后出換熱器底部后進入下塔，另一股去空氣增壓機；進入空氣增壓機的空氣經增壓機第一段增壓后分為兩股：一股直接出增壓機，經后過冷器冷卻后進入膨脹機的增壓風機中增壓，然后被冷卻器冷卻至常溫后進入高壓板式換熱器，再從高壓板式換熱器中部抽出進入膨脹機去膨脹。膨脹后的空氣進入送入下塔；另一股空氣在增壓機的第二段繼續增壓并經后過冷器冷卻至常溫后進入高壓板式換熱器，與高壓液氧及返流污氮氣體換熱。這部分高壓空氣從換熱器底部抽出經節流進入下塔；空氣經下塔初步精餾后，獲得液空和污液氮，并經過冷器過冷后節流進入上塔。經上塔進一步精餾后，在上塔底部獲得液氧，并經液氧泵現在是27頁\一共有44頁\編輯于星期四空分工藝流程壓縮后進入高壓板式換熱器，復熱后出冷箱，進入氧氣管網。另抽取液氧送入液氧貯存系統；在下塔頂部獲得純液氮，送入液氮貯存系統；在下塔頂部抽取壓力氮氣，經低壓板式換熱器復熱后出冷箱，進入氮氣管網；從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入增效粗氬塔，氬餾份經增效粗氬塔精餾后得到粗氬氣。粗氬氣經過低壓板式換熱器復熱后出冷箱，可以與污氮氣匯合去水冷塔也可以單獨作為粗氬氣產品；現在是28頁\一共有44頁\編輯于星期四空分工藝流程從上塔頂部抽取低壓純氮氣經過冷器、低壓板式換熱器復熱后送入水冷塔或送入用戶管網；從上塔上部引出污氮氣經過冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復熱出冷箱后分成兩部分：一部分進入分子篩系統的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮氣去水冷塔。現在是29頁\一共有44頁\編輯于星期四自潔式空氣過濾器空氣過濾器空氣中含有大量的塵埃，空壓機在長時間的高速運行中，粉塵會造成機器內部的葉輪、葉片等部件的磨損、腐蝕和結垢，縮短機器的使用壽命，因此設置空氣過濾器，清除掉空氣中的灰塵及雜質。現在是30頁\一共有44頁\編輯于星期四自潔式空氣過濾器作用：清除原料空氣中的機械雜質、灰塵。結構：由高效過濾筒、文氏管、自潔專用噴頭、反吹系統、控制系統、凈氣室出風口、柜架等組成。原理：在吸氣負壓作用下，空氣穿過高效過濾筒，粉塵由于重力、靜電和接觸被阻留，凈化空氣進入凈氣室。可對大于1UM以上的灰塵過濾效率達99.9%，濾筒上的灰塵通過專用噴頭吹除達到清除。現在是31頁\一共有44頁\編輯于星期四空壓機組空氣壓縮機原料空氣壓縮機和增壓空氣壓縮機作用：為提供帶壓原料空氣結構：成套進口德國曼透平公司的產品，由汽輪機拖動兩臺離心式壓縮機原料空壓機排氣量：251000Nm3/h,0.595MPa(A)1３６０0Nm3/h進入低壓換熱器增壓機流量壓力一段：25000Nm3/h,2８.２MPa(G)二段：83000Nm3/h,７.３MPa(G)現在是32頁\一共有44頁\編輯于星期四空壓機組現在是33頁\一共有44頁\編輯于星期四空壓機組離心式壓縮機是利用裝于軸上帶有工作輪的葉片在原動機的帶動下做高速旋轉運動，葉輪對氣體做功，使氣體獲得動能，然后氣體在擴壓器中速度下降，動能轉變為靜壓能，壓力得到進一步提高的過程。汽輪機的工作原理：利用高溫高壓蒸氣進入噴嘴靜葉柵中蒸氣內能減少，動能增加，獲得了很大的流速，蒸氣的溫度壓力下降，高速氣流沖擊動葉片，使葉輪旋轉，蒸氣的熱能又轉化為轉子的機械能，同時蒸氣的溫度壓力下降。空氣經自潔式過濾器過濾其中的機械雜質、灰塵等，然后進入原料空氣壓縮機（MAC）經過四級壓縮到0.495MPa（G），送至空氣冷卻塔冷卻。來自分子篩純化器的空氣壓力0.475MPa（G）溫度20℃，進入循環現在是34頁\一共有44頁\編輯于星期四空壓機組增壓機（BAC），經三級壓縮之后的空氣一部分（25000Nm3/h、２.８２MPa）抽出送到膨脹機的增壓端，另一部分(83000Nm3/h)進入增壓機二段，繼續壓縮至7.3MPa（G）在高壓板式換熱器與返流介質換熱后進入下塔。現在是35頁\一共有44頁\編輯于星期四空氣預冷系統空冷、水冷塔空氣冷卻塔作用：用來降低進分子篩吸附器的空氣溫度與含水量，把空壓機出來的高溫氣體（<116℃）冷卻到17℃并使氣體得到洗滌；使用方式：空氣從空冷塔下部進入，在填料表面與自上而下流過的冷卻水和常溫水進行熱質交換，使空氣冷卻并洗除空氣中的一些有害雜質現在是36頁\一共有44頁\編輯于星期四空氣預冷系統壓縮后的高溫空氣進入空氣冷卻塔下部，由下向上穿過空氣冷卻塔中的傳熱傳質單元，依次與常溫水和和冷卻水進行逆流接觸而進行傳熱傳質以達到冷卻空氣的目的，并除去大部分水溶性有害物質如ＮＨ３．ＳＯ２等。水冷塔利用來自冷箱內污氮、氮氣含水的不飽和性吸收蒸發潛熱使循環水降溫；通過低溫水泵加壓送入空冷塔上部對空氣進行冷卻，空冷塔和水冷塔為堆散填料塔，水泵為多級臥式離心泵。現在是37頁\一共有44頁\編輯于星期四分子篩純化系統分子篩吸附器作用：吸附空氣中水分、乙炔、CO等碳氫化合物。結構：臥式圓筒體，內設支承柵架。使用方式：由于分子篩的吸附特性將空氣中的水份、乙炔、CO2等吸附，后被高溫氣體反向再生。分子篩吸附器成對交替使用，一只工作時，另一只被再生。現在是38頁\一共有44頁\編輯于星期四分子篩純化系統空氣由多組分組成，除氧氣、氮氣等氣體組分外，還有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰塵等歸體雜質。這些雜質隨空氣進入空壓機與空氣分離裝置中會到來較大危害，固體雜質會磨損空壓機運轉部件，堵塞冷卻器，降低冷卻效果；水蒸氣和二氧化碳在空氣冷卻過程中會凍結析出，將堵塞設備及氣體管道，致使空分裝置無法生產；乙炔進入空分裝置后會導致爆炸事故的發生，所以為了保證制氧機的安全運行，清除這些雜質是非常有必要的。分子篩吸附原理：經空冷塔冷卻后的空氣一般在１８℃左右進入吸附器內吸附純化。水分乙炔、二氧化碳都是極性或不飽和分子。分子篩對它們都有很強的親和力。分子篩的共吸附性能使它可