北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部 北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部1頁10頁空分工藝及掌握介紹一、空分工藝簡介空分設(shè)備，顧名思義，就是將空氣分別的裝置。其主體設(shè)備有：空壓機、空冷塔、水冷塔、分子篩吸附器、分餾塔〔膨脹機、增壓機、換熱器、主塔、氬塔〕空壓機：壓縮空氣。空冷塔：冷卻水、冷凍水兩級制冷，使壓縮空氣冷卻。水冷塔：為空冷塔供給冷凍水。分子篩：凈化空氣，除去空氣中的乙炔、碳?xì)浠衔铩O等2膨脹機、增壓機：制冷。分餾塔：使氧、氮、氬、液空分別。氧壓機：將產(chǎn)品氧氣壓縮成高壓氧。氮壓機：將產(chǎn)品氮氣壓縮成高壓氮。按工藝可把一套空分流程分為空壓機系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、膨脹機系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、氬系統(tǒng)、氧壓機系統(tǒng)、氮壓機系統(tǒng)和調(diào)壓系統(tǒng)這幾局部〔其中氬系統(tǒng)、氧壓機、氮壓機和調(diào)壓系統(tǒng)依據(jù)行業(yè)和需求不同而有所取舍。另外，袋式過濾器、液氧貯存有時也作為單獨的流程圖畫面來監(jiān)控〕。其流程示意圖〔主線〕如下：過濾壓縮冷卻凈化分餾空氣空壓機預(yù)冷系統(tǒng)純化系統(tǒng)分餾塔系統(tǒng)氮氣氮壓機高壓氮氧氣氧壓機高壓氧氬氣原料空氣由吸入塔吸入，經(jīng)濾清器去除灰塵和機械雜質(zhì)，在空壓機中被壓縮至0.55Mpa、100℃左右，壓縮空氣經(jīng)空冷塔洗滌冷卻至8～10℃，然后進入自動切換使用的分子篩吸附器，以去除 H2

O、CO和2CH，出分子篩的空氣經(jīng)過濾器除去分子篩粉塵后分成三路：2 2一路進入分餾塔中，空氣經(jīng)過主換熱器與返流氣體換熱，被冷卻至液化溫度〔－173℃〕并有少量氣體液化，這些氣液混合物一起進入主塔的下塔。另一路空氣作為膨脹氣體，經(jīng)增壓機增壓并經(jīng)冷卻器冷卻后也進入主換熱器與返流氣體換熱。這局部空氣被冷卻后從主換熱器中部抽出去膨脹機，膨脹后的空氣進入熱虹吸蒸發(fā)器，在熱虹吸蒸發(fā)器內(nèi)被從主冷引出經(jīng)循環(huán)吸附器吸附的液氧冷卻至液化溫度，進入上塔中部，局部液氧復(fù)熱汽化后夾帶液氧返回主冷，形成液氧自循環(huán)，進一步除去液氧中的碳?xì)浠衔铩５谌植可倭靠諝馊x表空氣系統(tǒng)，作為儀表氣。在下塔，空氣被初步分別成氮和富氧液空，在塔頂獲得99.99%N 的2氣氮，進入主冷與液氧換熱冷凝成液氮，局部液氮回下塔作為下塔的回流液，另一局部液氮，經(jīng)過冷器過冷后分成兩股，絕大局部節(jié)流后進入上塔頂部，作為回流液，少量去精氬塔頂冷凝器作為冷源。從下塔頂部抽出局部氮氣，去精氬塔底部蒸發(fā)器作為熱源，被蒸發(fā)的精氬所冷凝，該液氮被節(jié)流后返回上塔頂部。下塔釜液36%O2

的液空，經(jīng)過冷器過冷，大局部經(jīng)節(jié)流后進入上塔中部參與精餾，小局部節(jié)流后進入粗氬塔冷凝器作為冷源，被粗氬冷凝時所加熱而蒸發(fā)，蒸發(fā)的液空蒸氣進入上塔中部參與精餾，為保證粗氬塔冷凝器的傳熱溫差，少量液空由冷凝器排出，也進入上塔中部參與精餾。以不同狀態(tài)的三股流體進入上塔經(jīng)再分別后，在上塔頂部得到純度99.99%N2

的氮氣，經(jīng)過冷器，主換熱器復(fù)熱后出分餾塔。上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮氣加熱而蒸發(fā)，其中純度為99.6%O2

的氧氣，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后出分餾塔，其余局部作為上升蒸氣參與精餾，在上塔上部有污氮抽出，仍經(jīng)主換熱器復(fù)熱，引出分餾塔。從上塔中下部抽出含氬8～12%的氬餾分送入兩級粗氬塔精餾，在I99.5%Ar的工藝氬氣。其中大局部被冷凝器另一側(cè)的液空所冷凝作為粗氬塔的回流液，粗氬塔底部的餾分液體導(dǎo)出后再進入上塔中下部參與精餾。另外，從主冷引出肯定量的液氧到液氧噴射蒸發(fā)器排放，以稀釋主冷碳?xì)浠衔餄舛龋M一步保證主冷安全。從粗氬塔來的工藝氬在氬液化器中，被富氧液空冷凝成液體后，送99.999%Ar的液體氬，這些液體氬一局部被導(dǎo)至液氬計量槽，再定期向液氬貯槽充灌；另一局部被下塔來的氮氣加熱而蒸發(fā)，成為上升蒸氣參與精餾。在塔的頂部，蒸氣被冷凝器中的液氮所冷凝，成為回流液參與精餾。蒸氣中的氮氣等不凝氣排出分餾塔。同時，冷凝器中的液氧被塔中的蒸氣加熱而蒸發(fā)，蒸發(fā)的氮氣和污氮一起復(fù)熱后引出分餾塔。從分餾塔出來的污氮，一局部去純化系統(tǒng)，再生分子篩，其余去水冷塔升溫，增濕后放空。合格的氮氣出分餾塔后，經(jīng)氮壓機壓縮后供用戶使用。合格的氧氣出分餾塔后，經(jīng)氧壓機壓縮后供用戶使用。二、空分掌握方案簡介目前國內(nèi)比較著名的空分生產(chǎn)廠家有三家：杭州制氧機集團〔簡稱杭氧〕、開封空分集團〔簡稱開封空分〕和四川空氣分別設(shè)備〔集團〕有限責(zé)任公司〔簡稱四川空分〕。依據(jù)三個廠家各自的特點，其掌握方案也有所不同。1、常規(guī)掌握：空分工藝過程的特點是掌握參數(shù)多，參數(shù)間的關(guān)聯(lián)強，特別是分餾塔局部是一個典型的多輸入多輸出系統(tǒng)，全自動掌握很難實現(xiàn)，目前國內(nèi)空分裝置一般都承受手操器掌握和單回路PID掌握。空壓機系統(tǒng)：空壓機排氣壓力調(diào)整*空壓機高壓缸空氣放空量調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕空壓機高壓缸空氣回流量調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕空壓機進口導(dǎo)葉調(diào)整〔PID或手操〕預(yù)冷系統(tǒng)：空冷塔液位調(diào)整*水冷塔液位調(diào)整*空冷塔進冷卻水流量手操空冷塔進冷凍水流量手操水冷塔回水量手操純化系統(tǒng)：污氮進氣量調(diào)整**〔PID或手操〕膨脹機進口導(dǎo)葉手操**換熱系統(tǒng)：膨脹機前空氣溫度調(diào)整*產(chǎn)品氧氣流量調(diào)整*〔PID或手操〕或流量〕調(diào)整*〔PID或手操〕氮氣去水冷塔流量調(diào)整*〔PID或手操〕*空氣進冷箱手操空氣去循環(huán)壓縮機手操〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕分餾系統(tǒng)：下塔液空液位調(diào)整*液氮節(jié)流進上塔手操*污液氮進上塔手操液氮去貯槽手操純液氧進噴射器手操液氧產(chǎn)品排放手操氧氣去污氮管道手操液氧出液氧泵壓力調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕液氧蒸發(fā)器液氧液位調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕氧氣出液氧蒸發(fā)器壓力調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕氬系統(tǒng)：精氬塔冷凝器氮側(cè)壓力調(diào)整精氬塔冷凝器液氮液位調(diào)整*粗氬塔冷凝器液空液位調(diào)整*II底部液氬液位調(diào)整*精氬塔蒸發(fā)器液氬液位調(diào)整*粗氬液化器氬側(cè)壓力調(diào)整液氬泵出口壓力調(diào)整*精氬塔阻力調(diào)整余氣放空手操氧壓機系統(tǒng)：一級進氣壓力調(diào)整〔活塞式〕氧壓機吸入壓力調(diào)整*〔透平式〕氧壓機排氣壓力調(diào)整*〔透平式〕高壓旁通量調(diào)整*〔透平式〕試車用氮氣壓力調(diào)整*〔透平式〕混合氣與進口氧氣差壓調(diào)整*〔透平式〕軸封氧氣與混合氣差壓調(diào)整*〔透平式〕軸封氮氣與混合氣差壓調(diào)整*〔透平式〕氮壓機系統(tǒng)：一級進氣壓力調(diào)整〔活塞式〕氮壓機吸入壓力調(diào)整*〔透平式〕氮壓機排氣壓力調(diào)整*〔透平式〕高壓旁通調(diào)整*〔透平式〕平衡管壓力調(diào)整*〔透平式〕調(diào)壓系統(tǒng)：吸入氧氣壓力調(diào)整*吸入氮氣壓力調(diào)整*2、聯(lián)鎖規(guī)律空壓機系統(tǒng)：聯(lián)鎖停空壓機**備用油泵啟停掌握*高壓缸各閥的聯(lián)鎖〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕預(yù)冷系統(tǒng)：聯(lián)鎖停水泵*聯(lián)鎖停水冷機組聯(lián)鎖空冷塔排水閥純化系統(tǒng)：聯(lián)鎖電加熱器膨脹機系統(tǒng)：聯(lián)鎖增壓機回流閥*聯(lián)鎖膨脹機緊急迫斷閥*分餾系統(tǒng)：聯(lián)鎖液氧泵〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕氬系統(tǒng)：聯(lián)鎖粗氬泵氧壓機系統(tǒng)：聯(lián)鎖停氧壓機*〔活塞式〕備用油泵啟停掌握*〔活塞、透平〕自動啟氧壓機時序*〔透平式〕正常停車時序*〔透平式〕重故障停車時序*〔透平式〕溫度特別停車時序*〔透平式〕氮壓機系統(tǒng)：聯(lián)鎖停氮壓機*〔活塞式〕備用油泵啟停掌握*〔活塞、透平〕自動啟氮壓機時序〔透平式〕正常停車時序*〔透平式〕重故障停車時序*〔透平式〕3、時序掌握分子篩切換〔純化系統(tǒng)〕：純化系統(tǒng)有兩個分子篩吸附器，交互通過空氣和污氮，通過空氣的分子篩處于工作狀態(tài)，分子篩中的吸附劑吸附空氣中的雜質(zhì)，除去CO、碳?xì)浠衔锏龋煌ㄟ^污氮的分子篩處于再生狀態(tài)，經(jīng)過加溫，帶2走雜質(zhì)，然后冷吹，使吸附劑恢復(fù)活性〔分子篩在高溫下失去吸附能力〕。經(jīng)過一個周期后兩個分子篩進展切換。一般一個切換周期為4小時〔因泄壓時間、加溫時間、冷吹時間和均壓時間均在線可調(diào)，4小時只是一個概數(shù)〕，每個周期包括了泄壓、加溫、冷吹和均壓四個過程。每個過程的實現(xiàn)就是通過開關(guān)不同的電磁閥來完成的，分子篩的切換控 北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部 北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部制實質(zhì)上就是對14個電磁閥的掌握〔依據(jù)設(shè)計來定，不肯定是14個閥〕。開封空分：610頁北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部杭氧：710頁北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部9頁10頁四川空分：氧壓機啟停時序掌握：活塞式氧壓機掌握比較簡潔，只需一個聯(lián)鎖停車信號就可以了，而透平式氧壓機的掌握比較簡單，是一個時序掌握。〔透平式氮壓機與此相像，比氧壓機簡潔，這里就不贅述了〕10頁10頁 北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部油泵、排煙風(fēng)機、氧氣進口閥、中壓旁通閥、高壓旁通閥、氧氣放空閥、氧氣出口閥、混合氣體排放閥、保安氮氣閥、氮試進氣壓力掌握閥、泄漏氣體排放閥、進口