空分内压缩与外压缩的比较

两种典型内压缩流程的比较1．概述随着我国经济的迅猛发展，特别是煤化工、石油化工和大化肥等行业的迅速崛起，对空分装置特别是“40000”以上的大型空分装置的需求越来越多，而且这些大型装置绝大部分对氧氮产品的压力要求很高，目前基本上有40bar、61bar、86bar等几个等级，这种产品压力的获取绝大部分是通过低温液体泵加压工艺实现的，即通常所说的内压缩空分工艺流程。

而对于内压缩空分工艺流程来讲，无论是高压液氧或者是高压液氮都需要一股相对应压力和流量的热流体来汽化并加热液氧或液氮。

这股热流体有两种选择：一种是高压空气，另一种是高压氮气。

相对应的空分工艺流程来说就有了空气增压型流程和氮气增压型流程。

由于空气和氮气在沸点、潜热、临界点等物理性质有所差异，所以两种流程在流程组织、产品提取率、增压气量、换热器热负荷、设备投资以及综合能耗指标也有所不同。

本文就以上几点通过流程模拟计算进行了比较，供同仁参考。

2.流程组织2.1空气增压流程参阅附图1空气增压型内压缩空分工艺流程简图。

原料空气经过自洁式空气过滤器除去灰尘和其它机械杂质后进入原料空压机。

被压缩、冷却后的空气经过空冷塔的冷却后，进入分子筛纯化系统除去空气中的水分、二氧化碳、部分烃类物质等影响空分装置正常运行的有害物质。

出吸附器净化后的空气分为两部分，一部分通过低压主换热器被返流气体冷却到饱和状态进入下塔；另一部分通过空气增压机进一步压缩。

压缩后分为两股，一股从增压机中间级抽出，称作中抽气，中抽气经过膨胀机增压端的增压及后冷却器的冷却后，再进入高压主换热器中，在高压主换热器中部抽出经膨胀机膨胀端膨胀并制冷后进入下塔；另一股空气则从增压机末端排出进入高压主换热器被返流的高压液氧、液氮等冷流体冷却成为液体后节流进入下塔中下部。

经过下塔的精馏，在下塔顶部获得的高纯度氮气分为两部分：一小部分作为压力氮气抽出进入主换热器，经主换热器复热至常温后作为压力氮气产品送出冷箱；大部分氮气在主冷中吸收液氧释放出来的冷量被液化为液氮，同时主冷低压侧的液氧被汽化。

氧压高对内压缩空分的影响及改进措施作者：苏元来源：《环球市场》2019年第07期摘要：内压缩流程的空分装置受用户管网压力的影响相比外压缩流程更大，给工况调整带来了困难。

通过设备升级改造对部分氮气加以回收利用，从根源上调整氧、氮的产出配比;同时了解高氧压对内压缩空分的内在实质影响因素并采取针对性的手段，可有效缓解调整压力并保证设备的稳定高效运行。

关键词：内压缩;氧压高;改造;影响;分析;措施一、背景分析空分设备氧、氮产品的产量有一定比例的调节能力，设计之初会考虑一定的富余量，但仍需考虑当前设备的现实承载能力，而近几年，由于邯钢公司新建投运的很多项目导致氮气需求量大幅度增加，同时氧气需求量并未出现大幅增长甚至一定程度的萎缩，从而导致了长时间的氮气管网压力低而氧气管网压力高的现象，究其原因还是氧、氮用量的不匹配造成的。

这种现象导致氧气管网压力长时间高位区间波动，给日常生产操作带来了许多困难，尤其是采用内压缩流程的1#35000制氧机。

二、氧气管网压力高对内压缩流程的影响与分析（一）具体的内在影响1#35000（采用法液空内压缩流程）制氧机氧气送出采用高压液氧泵从把主冷来的液氧加压至高压板式和相邻热源换热，变为气氧送入用户管网。

氧气管网压力的波动必然影响液氧泵后液氧的压力，并随之影响工况，主要影响为以下几点：1.当氧气管网压力升高时，液氧泵后的压力也随之提高，由于压力的提高液氧吸热变成气氧所需要的汽化潜热减少。

也就是说从相邻空气管路中吸取得热量减少，高压空气量不变的情况下，高压空气变得更热，含湿减小。

2.由于液氧的吸热能力降低，使得气氧的吸热能力增强，从而造成进膨胀机的空气温度的降低，机前温度的降低，在膨胀量不变的情况下，使得膨胀机制冷量的减少，使进塔空气含湿减小，表现为空气温度的升高。

3.由于气氧的吸热能力增强，在热源气量恒定的情况下，可能出现换热不足引起热端温差的扩大，造成冷损增加。

（二）因素分析进塔空气含湿的减小，造成下塔上升气的增加，回流比的减小，不利于下塔顶部液氮浓度提高，下塔中污氮纯度也会降低，污氮纯度的增加加大了氧和氩的流失。

浅析空分制氧技术中内压缩流程与外压缩流程优缺点摘要：现阶段我国的经济不断发展，煤化工产业也随之逐步发展起来，不仅设备在不断升级，装置也在向规模化发展。

例如我们熟知的空分设备有着变负荷能力强、较大的液体生产量且运行安全、可靠等特点，并且制氩系统的运行也非常稳定；而内压缩流程空分设备的适用性也很广，在化工行业、冶金行业等采用内压缩空分设备可以起到有效的节能、降耗的作用。

本文就对大型内压缩流程空分设备做简单介绍。

关键词：空分制氧技术；内压缩流程；外压缩流程；优缺点；1现在空分设备技术的发展国内的空分行业，一方面立足自力更生、不断进取，另一方面借鉴国外的先进技术，吸收消化，已有了长足的进步。

已从第一代的高低压流程，铝带盘蓄冷器的空分设备发展到第6代规整填料上塔，全精馏制氩的空分设备。

国外的空分技术，发展更快，在流程及单元机组上不断开发新技术.作为空分技术工艺流程上开发的新技术，内压缩工艺流程自1978年问世以来，开始应用于化工系统。

发展很快，冶金系统新上和即将建设的制氧机组，目前，空分工艺流程已由单一的外压缩流程，发展到现今的外压缩流程与内压缩流程并存的局面。

2 空分内压缩流程和外压缩流程比较空分内压缩流程与外压缩流程的区别主要是：产品氧、氮输出的压缩方式不同，以单氧泵内压缩为例：其低压塔液氧由泵压缩至所需压力在主换热器中汽化成气氧送出冷箱至用户管网。

而外压缩则是塔内低压氧液体由主换热器汽化后送出冷箱，再由氧压机压至所需压力，送入用户管网。

内压缩流程和外压缩流程应取长补短，同时发展，成为更加完善的空分技术。

为达到这个目的，将两者进行比较对比是必要的，下面以马钢40000m3/h空分制氧机组为例，从安全性、投资、产液体能力、能耗、占地面积、供氧连续性、操作维护等几个主要环节上对这两种工艺流程进行比较。

3空分设备的可靠性、安全性3.1 内压缩流程与外压缩流程外压缩也被称为常规空分流程，是在精馏塔底将氧气抽出之后，运用主换热器实行复热，再通过氧压机的作用压缩，从而达到用户的压力需求，最终进入至厂区的氧气管网。

内压缩流程空分设备氧气纯度调节方法分析浙江绍兴三锦石化有限公司，浙江省绍兴市312000摘要：液氧内压缩流程空分设备与氧气外压缩流程空分设备工艺流程不同，上塔提馏段氧气纯度调节方法差异较大。

内压缩流程空分设备采用空气循环增压、膨胀空气进下塔、液氧内压缩及氮气外压缩、全精馏制氩工艺流程关键词：内压缩流程；空分设备；氧气纯度；调节方法引言液氧内压缩流程空分设备自投入运行，在空分设备开车、运行时对上塔提馏段氧气纯度采用不同调节方法，经过对内压缩流程空分设备上塔提馏段氧气纯度不同调节方法进行分析及实际运用效果比较，认为内压缩流程空分设备氧气纯度调节方法与传统的外压缩流程空分设备氧气纯度调节方法有较大不同。

1空分流程简介制氧生产使用的是空分设备，其中4台空压机在生产中为用3备1，2台膨胀机用1备1，纯化器1组再生切换使用。

生产流程为:1台空压机提供原料气体，通过预冷机机组使原料气体降温，经油水分离器后进入纯化器进行干燥净化，去除水分、二氧化碳和碳氢化合物后的洁净空气进入主换热器，经过热交换温度降至－173℃后进入空分塔进行精馏;冷却原料气体的冷量由制冷循环系统提供，制冷循环系统使用的气体为经过纯化器净化后的洁净空气，由2台空压机循环气体，加压后的洁净空气进入增压机增压后进入膨胀端，压力下降，气体对外做功，温度下降，膨胀后的空气温度在－183℃左右进入主换热器用于冷却原料空气，换热后的气体再由空压机压缩提高压力。

在循环过程中，损耗的气体用原料气体进行补充。

2制冷系统密封分析制冷循环系统气路是闭合运行的，经过启动调整后的循环空气量相对稳定。

在不考虑原料气体影响的前提下，循环系统密封不严密会使未净化的空气进入循环系统或冷却器微漏，导致主换热器堵塞，系统无法正常运行。

近年来多次出现主换热器堵塞问题，经排查发现是由于循环系统密封不严，大气进入循环系统，水分、二氧化碳等杂质在主换热器中析出导致堵塞。

2.1分子筛吸附效果影响空分设备主要采用纯化器净化原料空气，纯化器中装填13X-APG型分子筛。

【空分知识】空分内压缩与外压缩的差别1 概述当前由于冶金及化工行业的迅速发展，空分设备的订货量非常大。

现在有许多新的技术应用到空分设备中，客户可以有多种选择，因此，如何选择合适的空分设备就非常重要。

从不同的角度，空分设备有不同的分类方法。

按空分设备的主要用户来分，可以分为冶金型和化工型。

按空分设备的：工艺流程来分，现在流行的有外压缩流程与内压缩流程两类。

目前，国内新建的空分项日有部分是采用内压缩流程技术的，有部分用户比较倾向于采用内压缩这种新的空分流程。

尽管用户采用何种工艺流程是出于自身需求的考虑，但是如果对空分行业的实际情况并不是了解得非常清楚的话，这种选择多少也带了一点盲目性，；下面将对内压缩流程空分的特性及内压缩与外压缩的优缺点做较详尽的阐述，以供空分用户选择工艺流程时进行参考。

2 内压缩流程空分的特点内压缩流程是相对于外压缩流程而言的。

外压缩流程就是空分没备生产低压氧气，然后经氧压机加压至所需压力供给用户，也称之为常规空分。

内压缩流程就是取消氧压机，直接从空分设备的分馏塔生产出中高压的氧气供给用户。

该流程与常规外压缩流程的主要区别在于，产品氧的供氧压力是由液氧在冷箱内经液氧泵加压达到，液氧在高压板翅式换热器与高压空气进行热交换从而汽化复热。

与外压缩流程相比，内压缩流程主要的技术变化在两个部分：精馏与换热。

外压缩流程空分是由精馏塔直接产生低压氧气，再经主换热器复热出冷箱；而内压缩流程空分是从精馏塔的主冷凝蒸发器抽取液氧，再由液氧泵加压至所需压力，然后再由一股高压空气与液氧换热，使其汽化出冷箱作为产品气体。

可以简单地认为，内压缩流程是用液氧泵加上空气增压机取代了外压缩流程的氧压机。

的确，内压缩流程是一种新的技术。

如同许多新技术一样，内压缩流程作为空分设备的一种技术最早是在发达国家出现的，国外早在20世纪80年代就有了内压缩流程的空分设备，如我国20世纪80年代从德国林德公司引进的镇海石化28000m3/h空分设备就采用了内压缩流程技术，尽管当时这套装置的净化系统还是使用切换板翅式技术而不是分子筛纯化技术。

深冷空分制冷工艺流程概要1.深冷技术定义：深冷技术就是利用冷媒介质作为冷却介质，将淬火后的金属材料的冷却过程继续下去，达到远低于室温的某一温度(-196℃)，从而达到发送金属材料性能的目的。

原理：深冷技术是近年来兴起的一种发送金属工件性能的新工艺技术，是目前最有效、最经济的技术手段。

在深冷加工过程中，金属中大量残余奥体转变为马氏体，特别是过饱和的亚稳定马氏体在从-196℃至室温的过程中会降低过饱和度，析出弥散、尺寸仅为20～60A并与基体保持共格关系的超微细碳化物，可以使马氏体晶格畸变减少，微观应力降低，而细小弥散的碳化物在材料塑性变形时可以阻碍位错运动，从而强化基体组织。

同时由于超微细碳化物颗粒析出后均匀分布在马氏体基体上，减弱了晶界脆化作用，而基体组织的细化既减弱了杂质元素在晶界的偏聚程度，又发挥了晶界强化作用，从而改善了工模具的性能，使硬度、抗冲击韧性和耐磨性都显著提高。

深冷技术的改进效果不仅限于工作表面,它渗入工件内部,体现的是整体效应,所以可对工件进行重磨,反复使用,而且对工件还有减少淬火应力和增强尺寸稳定性的作用。

2.空分技术定义：简单地说，就是用来把空气中的各组份气体分离，生产氧气、氮气和氩气的一套工业设备。

还有稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等空气分离的几种方法1、低温法（经典，传统的空气分离方法）压缩膨胀液化（深冷）精馏低温法的核心2、吸附法：利用固体吸附剂（分子筛、活性炭、硅胶、铝胶）对气体混合物中某些特定的组分吸附能力的差异进行的一种分离方法。

特点：投资省、上马快、生产能力低、纯度低（93%左右）、切换周期短、对阀的要求或寿命影响大。

3、膜分离法：利用有机聚合膜对气体混合物的渗透选择性。

穿透膜的速度比快约4-5 倍，但这种分离方法生产能力更低，纯度低（氧气纯度约25%~35%）获得低温的方法（1）绝热节流（2）相变制冷（3）等熵膨胀3.工艺流程1.净化系统—2.压缩—3.冷却—4.纯化—5.分馏（制冷系统，换热系统，精馏系统）液体：贮存及汽化系统；气体：压送系统；○净化系统：除尘过滤，去除灰尘和机械杂质。