空分车间机组结构设备及工作原理

空分设备的工艺流程及各部件工作原理空分设备部分部机及单元设备1.空冷塔作用：把出空压机的高温气体（≤100℃）冷却到~18℃，以改善分子筛的工作情况结构：立式圆筒型塔，分上下部分，上下段均为填料塔，塔顶设有分配器，不锈钢丝捕雾器使用：出空压机的空气从下部进入空冷塔，水通过布水器均匀地分布到填料上，顺填料空隙流下，空气则逆水而上与水进行热质交换，经不锈钢丝网捕雾器出塔，进入分子筛吸附系统。

2.水冷却塔作用：用空分塔来的污氮气和纯氮气冷却外界供水，后由水泵送入空冷塔的上段结构：填料塔，顶设捕雾器和布水器，填料分两层装入塔内，在两填料中间设再分配器，保证让水始终均匀分布，提高水冷塔的效率使用：被冷却的水自上而下流经填料，与空分出来的~33.6℃的污氮气和纯氮气进行热质交换，使水冷却下来，在塔底被水泵抽走，污氮气从塔顶排除3.分子筛吸附器作用：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。

4.主热交换器作用：进行多股流之间的热交换结构：为多层板翅式，相邻通道间物流通过翅片进行良好的换热使用：对经分子筛吸附除去水和CO2的压缩空气进行冷却，各返流气（液）在此被加热至常温5.液空液氮过冷器作用：对低温液体进行过冷结构：为多层板翅式，相邻通道间物流通过翅片进行良好的换热使用：液空、液氮和污氮气在经过过冷器时被氮气和污氮气进一步冷却，使之低于饱和温度，这样，液体在节流后可以减少气化，改善上塔的精馏工况。

6.冷凝蒸发器作用：是氮气冷凝和液氧蒸发用，以维持精馏过程的进行结构：为多层板翅式，相邻通道间物流通过翅片进行良好的换热使用：其一般置于上下塔之间，下塔上升的氮气在其间被冷凝，而上塔回流的液氧在其间被蒸发。

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。

空分车间生产基本工艺与原理1、空分综述1.1、空气及空气分离空气存在于我们地球表面，属典型的多组分混合物，主要成分有氮气、氧气及惰性气体，按体积含量计，氧气占20.95%、氮气占78.09%、氩占0.932%，此外还有微量的氢、氖、氦、氪、氙、氡，以及不定量的水蒸汽及二氧化碳。

在标准状况下，空气液化温度为87.7K。

空气分离是指把空气通过一定的方法分离出氧气、氮气和惰性气体的过程。

目前分离的方法主要有深冷法、变压吸附法、膜分离法，它们各有自己的优缺点。

变压吸附法、膜分离法主要用于低纯度、小型空分设备；焦炉煤气制合成氨项目用产品气量大且纯度要求高，故采用深冷法。

深冷法基本原理是：将空气液化后，根据各组份沸点不同，通过精馏将各组分进行分离。

空气分离的主要产品为氧气及部分氮气。

1.2、空分装置简介1.2.1.装置特点我公司选用了由开封黄河制氧厂生产的第六代空分装置，流程上采用全低压、外压缩，不提氩的结构。

主要特点：⑴采用带自动反吹的自洁式空气过滤器，保证了运行周期及运行效果；⑵预冷系统利用多余的污氮气及氮气对水进行冷却，降低冷水机组热负荷，减小冷水机组功率选型，不但节能且充分利用了富余气体干基吸湿潜热；⑶采用分子筛吸附，大大简化空气净化工艺，延长了切换周期，减少加工空气切换损失。

利用分子筛所具有的选择性高吸附率，提高了净化效果，减少碳氢化合物、氮氧化物及二氧化碳进入液氧的量，确保主冷的安全同时延长装置大加温周期；⑷采用增压机制动的透平膨胀机，提高单位气体制冷量，减少膨胀空气对上塔精馏段的影响，优化了精馏操作；⑸分馏塔下塔采用高效塔板，上塔采用规整填料，降低精馏塔操作压力，提高了塔板和填料的精馏效率，保证了氧的提取率、降低制氧单耗；⑹设置液氧贮槽及汽化系统，加大主冷液氧排放量，杜绝碳氢化合物、氮氧化物及二氧化碳在液氧中析出，最大限度保证主冷安全。

液氧汽化系统为空分装置短停时系统用氧提供了方便，确保后工段工艺连续，减少后工段开停车损失；⑺装置采用DCS集散控制系统，使操作更加方便和稳定。