空分工艺流程简介ppt课件

空分工艺流程简介 2 内容 空分基础知识空气的组成及各组分性质空气分离的基本原理空分主要设备及工艺流程介绍空气过滤器空气压缩机预冷系统纯化系统空气增压机膨胀机冷箱产品压缩系统液体后备系统空分装置产能数据 空气的组成 空气的主要成分以及在常压下的液化温度组分含量液化温度K液化温度C氮气78 08 77 4 195 8氧气20 95 90 2 183 0氩气0 934 87 3 185 9氖气18 21PPM27 1 246 1氦气5 239PPM4 2 268 9氪气1 14PPM119 8 153 3氙气0 087PPM165 0 108 1氢气 0 5PPM20 4 252 8 氧 氮 氩的主要性质 氧氧气是一种化学活泼性气体 不可燃 但强烈助燃 无色 无味 无毒 不导电 不导热 良好的绝热体 微溶于水 可以和除惰性气体以外的极大多数物质发生化学反应 液氧为淡蓝色 略重于水的液体 1 142 1000kg m3 氧气具有顺磁性的特性 氧气广泛第用于炼钢 炼铁 有色金属冶炼 煤气化 金属切割 污水处理 造纸厂纸浆处理 医疗等各个行业 液氧可经济方便地用于氧的储存及运输 氧 氮 氩的主要性质 氮氮气是一种化学不活泼气体 不可燃 不助燃 无色 无味 无毒 不导电 不导热 良好的绝热体 微溶于水 液氮是一种无色液体 略轻于水 0 81 1000kg m3 在一个大气压下 液化温度为 195 8OC 氮气可用于化肥行业 制造氮肥 用于化工和玻璃行业作保护气体 油田注氮 代替CO2 气驱 用于食品行业作食品保鲜 液氮用于深度冷冻 用于经济方便地储存及长途输送氮气 氧 氮 氩的主要性质 氩氩气是一种稀有气体 惰性气体 单原子气体 自然界中还未发现氩的化合物 液氩的性质类似于液氮 但比水略重 1 39 1000kg m3 氩气是一种很好的保护气体 广泛用于作钛金属冶炼的保护气 合金钢冶炼的保护气 焊接保护气 制造硅晶片的保护气以及灯泡充气等 液氩可经济方便地用于氩的储存及运输 氩的经济价值大大高于氧氮气 空气中主要杂质 空气中主要杂质含量组分含量液化温度K液化温度CH2O0 1 2 8 273 150CO2350PPM196 6 78 6CH41 3PPM111 7 161 5NO0 5PPMCO0 06 1PPMO30 01 0 1PPMC2H60 01 0 1PPMC2H40 2PPMC2H20 1PPMC3H80 0 1PPMC4H100 0 2PPMC5H120 0 008PPM 空气中杂质的性质 对空分设备影响最大的杂质 除了灰尘外主要是水分 二氧化碳以及碳氢化合物 在常压下 当温度低于0 时 水分将凝结成固体状态 冰 当温度低于零下78 6 时 二氧化碳将凝结成固体状态 干冰 而冷箱内的空分设备一般均工作在零下170 以下 碳氢化合物 特别是乙炔极易与液氧发生强烈的化学反应 引起爆炸 因此 清除空气中的杂质十分必要 空气的主要组成部分是氧 O2 氮 N2 以及氩 AR 空气中的主要杂质是水分 H2O 二氧化碳 CO2 以及碳氢化合物 CnHm 空气的分离 就是除去空气中的有害杂质 并把混合气体分离成氧 氮 氩等 纯 气体 空气分离的基本原理是由于空气中氧 氮 氩组分的泡点 露点 沸点 温度不同 从而得以互相分离 N2 195 8 Ar 185 9 O2 183 0 空气分离的基本原理 精馏过程 在蒸馏的塔板上 将温度较高的饱和蒸汽与温度较低的饱和液体进行充分接触 则饱和蒸汽将放出热量给饱和液体 饱和蒸汽放出热量将部分冷凝 饱和液体将吸收热量而部分蒸发 饱和蒸汽在部分冷凝时 由于氧是高沸点组分 因而较多地冷凝 并进入液相中 所以蒸汽中的低沸点组分氮的浓度有所提高 液体在部分蒸发过程中 由于氮是低沸点组分 因而较多地蒸发并进入气相 使液体中高沸点组分氧的浓度有所提高 空气分离简图 空压机C01 增压机C05 液氧储槽V40 液氩储槽V30 冷箱 板式换热器E01 膨胀机ET01 ET02 预冷系统 分子筛R01 R02 液氧备份泵 流程液体泵 氮压机1 2 3号高压和一台中压 氧压机1 2 3号 液氮储槽V50 3 4 空分 产品压缩机 后备系统 液氩备份泵 液氮备份泵 空分主要设备 湛钢制氧 3 4 空分装置流程示意图如下 空分工艺流程简介 空压机入口过滤器 空气过滤器分为一级过滤和二级过滤 主要作用是除去灰尘 机械杂质等 空压机 作用 根据工艺流程的要求 把装置所需的空气量压缩到所需的压力 470kpa 原理 空气通过高速转动的叶轮后 压力及速度得以提高 在叶轮出口的扩压器中 气体流速降低 从而使得压力进一步提高 预冷系统 空冷塔 氮水塔 冷冻机 空冷塔 作用 空压机四级出来的高温压缩空气直接进入到空冷塔与冷却水接触进行换热 通过水洗降温和带走部分固体和化学物质 结构 直接接触的双级冷却塔 第一级为循环冷却水 由冷却水泵供水 第二级为冷冻水 由冷冻水泵供水 氮水塔 利用空分冷箱出来的污氮气 氮气将循环冷却水通过蒸发降温 再通过水泵输送到空冷塔 如冷冻水温太高 可以再经过冷冻机 作为第二级的冷冻水源 冷冻机 为空冷塔第二级冷冻水补充冷量 氮水塔出来的冷冻水 可以先经过冷冻机再次降温 然后再输送至空冷塔 纯化系统 作用 清除空气中的水 一氧化碳 二氧化碳 氢气和碳氢化合物等杂质 确保空分产品氧 氩和氮的纯度 原理 纯化器内充填有活性铝及分子筛 根据其对不同的分子有不同的亲和力这个特点 吸附水分 碳氢化合物 二氧化碳等杂质 纯化系统一般设置二只分子筛容器 一只工作时 另一只再生 分子筛 增压机 作用 根据工艺流程的要求 把装置所需的空气量压缩到所需的压力 原理 空气通过高速转动的叶轮后 压力及速度得以提高 在叶轮出口的扩压器中 气体流速降低 从而使得压力进一步提高 备注 基本原理和空压机一样 只是空气压缩之后的压力为2600kpa左右 膨胀机 作用 为装置提供冷量 以补充装置冷损及液化产品冷量 液体的产量主要基于膨胀机的能力 原理 高压气体通过膨胀机时 推动膨胀机叶轮对外做功 减少了气体本身的内能 降低了温度 膨胀量 膨胀量越大 液体产量越大 膨胀压差 膨胀机前后压差越大 液体产量越大 效率 效率越高 单位体积气体的制冷量越大 冷箱 冷箱为方形或圆形的金属结构 一般为空分设备的最高标志设备 其内部包括主换热器 上塔 下塔 主冷 液氧蒸发器 氩塔 液氩泵 液氮输送泵及液氧输送泵以及阀门管道等 冷箱内充填珠光砂以减少冷量损失 冷箱内通过在塔板和填料上发生的精馏作用实现对空气的分离 产品压缩系统 3台高压氧压机 1号 30000m3 h 2号 30000m3 h 3号 45000m3 h 3台高压氮压机 1号 12000m3 h 1号 12000m3 h 1号 22000m3 h 1台中压氮压机 45000m3 h 两用设备 既可以压缩纯氮 也可以压缩污氮 氧压机操作画面 氮压机操作画面 后备系统 液氮后备 1个4000m3容积低压储罐 1个100中压储罐 1个60高压储罐1台50000m3 h中压氮泵 1台20000m3 h高压氮泵 低压储罐的液氮可以通过两个泵分别充到两个压力罐 也可以直接进入蒸汽汽化器蒸发送至管网 液氧后备 1个3000m3容积低压储罐 2台60000m3 h高压氧泵 低压储罐的液氧通过高压氧泵直接进入蒸汽汽化器蒸发送至管网 液氩后备 1个2000m3容积低压储罐 2台4000m3 h高压氩泵 低压储罐的液氩可以通过液体泵返回至冷箱板翅蒸发回收冷量后