空分设备工艺规程(DOC)

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空分工艺规程
(试用版)
一、产品说明
1.1氧的主要物理化学性质
氧是非常活泼的强氧化剂,分子式O2,分子量32.常温常压下氧气是呈无色、无臭和无味的气体,有强助燃性,易爆炸。

其一般性质如下:
在低至-182.9℃时,氧冷凝为淡蓝色液体,密度1.419克/立方厘米。

1.2氮的主要物理化学性质
氧是一种不燃气体,分子式N2,分子量28,常温常压下氧气是呈无色、无臭和无味的气体,浓度过高时可窒息致人死亡。

其一般性质如下:
在低至-195.8℃时,氧冷凝为液体,密度0.808克/立方厘米。

1.2质量国家标准
氧主要执行GB/T3863-2008工业氧标准,本标准主要适用于由深冷或电解水法生产的气态或液态氧,主要应用于冶金、化工和环境保护、火焰加工等。

应满足以下技术要求
以及GB8982-1998医用氧标准,本本标准主要适用于由低温法法分离空气制取的气态和液态氧,主要用于呼吸和医疗目的。

主要技术指标
氮主要执行GB/T8980高纯氮标准。

本标准主要适用于空气分离的高纯高纯气态或液态氮,其化学性质不活泼,不可燃,时一种窒息性气体,主要用于科学研究,标准混合气制备、保护气、置换气等对氮气纯度要求高的领域。

主要技术指标
1.3主要用途
氧气用途广泛,公司生产的氧气主要为医用氧和工业氧,主要应用于集团内焊接使用,医用氧主要供各大医院,用于呼吸医疗。

氮主要用于科学研究、保护气、低温储藏等。

1.4原料
公司共有两套空分设备,都是利用空气为原料,通过压缩空气的膨胀降温,冷却液化正流空气,然后分离出氧气、氮气。

二、生产基本原理
2.1空气压缩净化
通过滤网或滤筒等初级过滤系统,除去大部分烟尘颗粒的空气,经空压机压缩至一定的压力后,经初步降温,进入纯化器系统,在纯化器系统内经活性氧化铝和分子筛的吸附,彻底清除空气中的水蒸气和二氧化碳,得到清洁的空气。

2.2冷却液化
净化后的空气送入冷箱内,在冷箱中的换热器内与返流的低温产品气和废气进行热交换而得到冷却(部分进入膨胀机制冷,以弥补冷量损失),并部分液化,最后进入精馏塔。

2.3 精馏
空气中主要时氧和氮,为了得到纯的产品气,必须将他们相互分离。

在工业生产中,主要时利用各组分沸点的不同将氮气和氧
气分开,也就是同时并且多次的运用部分汽化和部分冷凝的方法,以达到完全分离混合液中各组分的连续操作过程。

为完成此过程,采用2个压力不同的分馏塔,利用随压力升高沸点升高的远离,彻底将氧和氮分离。

三、工艺流程
3.1 1500空分设备
3.1.1压缩程序
大约1500Nm3/h大气中的空气进入空气过滤器,空气中的绝大部分灰尘等机械杂质被拦截在过滤器中。

清洁空气被压缩机吸入,经三级压缩,二次中间冷却,空气压力提高到约0.98MPa,压缩空气在后冷却器被冷却到45℃左右。

随后压缩空气进入预冷器,在预冷器空冷塔中与从水冷塔来的低温水进行热量交换,空气从45℃冷却到约11℃,此时空气中的绝大部分水分也被析出。

3.1.2除杂质程序
冷却除水后的空气进入纯化器。

在经过吸附筒时,空气中剩余的水蒸汽和二氧化碳分部被吸附在吸附剂活性氧化铝和13X分子筛立,以彻底惊恐哦昂空气中的水分、二氧化碳等杂质。

3.1.3膨胀液化
洁净后的压缩空气分成三路,一路约4550Nm3/h,去膨胀机增压段增压到约1.49MPa,并经来自水冷塔的低温水冷却到18℃左右后进入冷箱,在主换热器中被返流气体(包括膨胀后空气,上塔污氮经低压膨胀机膨胀制冷后的气体,及产品气体)及R22冷却到约-119℃后进入膨胀机膨胀。

膨胀后的气体经液化器初步复热出冷箱,
然后分成两路:一路去水冷塔制取低温水,一路去低压膨胀机增压段增压并经冷却后去再生吸附器。

出纯化器的第二路空气约9050 Nm3/h在主换热器及低温冷冻机中被返流气体及R22冷却到一定温度后与第三路去高压氧换热器使液氧汽化复热的空气汇合,再到主换热器冷端被返流气体冷却到带液状态,进入下塔。

在上塔顶部抽出污氮气,经过冷器和液化气复热后送低压膨胀机膨胀制冷,膨胀后的污氮气经液空过冷器复热与出液化器的膨胀空气汇合,再经主换热器复热后出冷箱。

3.1.4精馏工序
从下塔底部进入的饱和空气沿塔板小孔上升,与从上塔顶部逐块下流的液体在每一块塔板上进行热质交换,最后在下塔顶部得到纯氮气,在塔顶部得到富氧夜空。

下塔顶部的纯氮气一部分作为产品引出主换热器复热,其余被冷凝蒸发器冷凝成纯液氮。

纯液氮引回下塔顶部作为下塔的回流液,以维持下塔精馏工况。

从下塔上部抽出污液氮,污液氮经过冷后节流送入上塔顶部作为上塔回流液,从下塔底部抽出的富氧夜空经过冷器过冷节流后送入上塔中部作为上塔回流液,上塔的两股回流液在上塔精馏后在上塔底部成为液氧,流入冷凝蒸发器被氮气加热汽化后成为上升气,维持上塔精馏。

3.1.5产品输送储存
下塔顶部0.88MPa的纯氮气经主换热器复热后直接去管网送用户,上塔底部液氮一部分被引出作为产品,其中约1000Nm3/h引出至200立储罐储存,约500Nm3/h被中压氧泵加压至3.0MPa,在
主换热器中汽化复热后去中压球罐,再送管网。

3.2 900空分设备
3.2.1压缩程序
大约10000Nm3/h大气中的空气进入空气过滤器,空气中的绝大部分灰尘等机械杂质被拦截在过滤器中。

清洁空气被压缩机吸入,经三级压缩冷却,空气压力提高到约0.60MPa,35℃。

随后约6000Nm3/h压缩空气进入预冷器,其余进空气管网,在预冷器与R22进行热量交换,空气从35℃冷却到约8℃,再经水分器,此时空气中的绝大部分水分也被析出。

3.2.2除杂质程序
冷却除水后的空气进入纯化器。

在经过吸附筒时,空气中剩余的水蒸汽和二氧化碳分部被吸附在吸附剂活性氧化铝和13X分子筛立,以彻底惊恐哦昂空气中的水分、二氧化碳等杂质。

3.2.3膨胀液化
洁净后的压缩进入冷箱,在主换热器空气分成两路,一路在主换热器热段被返流气体(产品气及上塔污氮气)冷却到约-120℃后进膨胀机膨胀制冷,膨胀后空气进入上塔中部参与上塔精馏;一路在主换热器中被返流气体冷却到约-172℃的带液气体,进入下塔底部
从上塔上部抽出部分污氮气经过冷器复热后,从主换热器复热,出冷箱,然后去纯化器再生吸附剂。

3.2.4精馏工序
从下塔底部进入的饱和空气沿塔板小孔上升,与从上塔顶部逐块下流的液体在每一块塔板上进行热质交换,最后在下塔顶部得到纯的
氮气,在塔顶部得到富氧夜空。

下塔顶部纯的氮气在冷凝蒸发器被液氧冷凝成液氮。

一部分液氮引回下塔顶部作为下塔的回流液,以维持下塔精馏工况,一部分经过冷器过冷节流后进入上塔上部参与上塔精馏。

从下塔底部抽富氧液空,经过冷后节流送入上塔顶部作为上塔回流液,上塔的两股回流液在上塔精馏后在上塔底部成为液氧,流入冷凝蒸发器被氮气加热汽化后成为上升气,维持上塔精馏,在上塔顶部得到纯氮气。

3.2.5产品输送储存
液氧在冷凝蒸发器被汽化成为上升气,上塔底部约800Nm3/h上升气作为产品氧气,经主换热器复热出冷箱,再经氧压机压缩去管网或中压氧球罐。

上塔顶部约1300Nm3/h纯氮气经过冷器和主换热器复热后出冷箱,再经压缩后去管网或充氮气瓶。

四、设备与其它装置配合
所有设备冷却水全由公司内循环冷却水系统提供,电力消耗由供电公司通过配电站输送。

五、资源消耗
5.1主要资源消耗
5.1.1 1500空分设备
5.1.2900空分设备
5.2 其它资源消耗
5.2.1 1500空分设备
5.2.2 900空分设备
六、设备主要性能及构造
6.1 1500空分设备
6.2 900空分设备
七、装置危险性物料及特性
生产过程中的主要危险物料有水、二氧化碳以及碳氢化学物,水和二氧化碳绒衣使通道堵塞,影响气体流动;碳氢化合物在高纯氧中
易燃烧爆炸,一般控制乙炔浓度应低0.001×10-6。

八、节能措施及效益
公司生产装置主要采取了以下节能措施:
1、压缩装置采用国外进口的高性能离心压缩机,减少了用电量,
降低了装置能耗;
2、1500空分取消了末级冷却系统,采用回热器加热污氮气,降
低了纯化系统的加温时间,节约了电耗;
3、1500空分采用氮水预冷系统,不仅能有效清除空气中的硫化
物,还降低了空气降温的能耗,利用了多余的污氮气,提高了
资源利用率;
4、纯化系统采用双层床结构,减少了加温吹冷时间,提高了效率;
5、采用先进的PLC、DCS控制系统,降低了操作失误,提高了
设备可靠性。

6、采用先进的透平膨胀系统,提高了制冷率,使产量提高。