空分培训课件

1、空分装置空分装置 空分历史简介 世界上最早使用空气液化分离技术的国家是德国。德国Linde公司早在1891年就开始在实验室进行空气液化研究工作，几年之后，就建起了低温设备制造车间，1903年制造出世界上第一套空分装置，生产能力为10m3/h氧气，由于当时生产能力的限制，30年代前所生产的氧气仅用于气割、气焊等行业。 50年代后，由于空分装置逐渐的增加并趋于中型化，炼钢和化肥工业技术的迅速发展，使空分设备迅速大型化，促使空气分离设备制造业的发展。空分工艺经过近百年的不断发展，现在已步入大型全低压流程。到目前为止，世界上投产的空分设备最大制氧能力为12.25万m3（标）/h。 空分：简单的说就是把

2、空气分离的过程 空气空气低温精馏低温精馏低温精馏低温精馏氧气氧气氮气氮气空分装置的作用 在以煤及油为原料的化工行业，如：化肥、甲醇、煤制油等生产企业以及炼钢厂，都需要空分装置，设置空分装置的主要作用是生产合格的氧、氮及氩产品。氧的作用是助燃，如气化炉就是煤和氧气进行燃烧反应，得到需要的水煤气（CO+H2）；氮是惰性气体，主要作用是用于对工厂的设备、管线进行吹扫置换、充氮保护以及合成氨配氮（N2+3H2=2NH3）等；氩是空分装置的副产品，可作为合金焊接的保护气，在灯泡照明、电子工业及其它方面都得到了广泛的应用。也有的空分装置不提取氩。空气是一种取之不尽的天然资源，它由具有丰富用途的氧气、氮气、

3、氩气等气体组成。这些气体在空气中是均匀地相互混合在一起的，要将他们分离开来是比较困难的，为此近百年来，随着工业技术的发展，对空气的分离形成了三种技术方法：吸附法、膜分离法及低温法。空分装置的作用 空气分离技术简介吸附法是一种利用分子筛对不同分子的选择吸附性能来达到最终分离目的的技术，该技术流程简单，操作方便，运行成本低，但获得高纯度产品较为困难，而且装置容量有限，所以该技术有其局限的应用范围。 空气分离技术简介膜分离法利用的是膜渗透技术，利用氧、氮通过膜的速率的不同，实现两种组分的粗分离。这种方法装置更为简单，操作方便，投资小但产品只能达到28%35%的富氧空气，且规模只宜中小型化，只适用于富

4、氧燃烧及医疗保健领域应用。 空气分离技术简介低温法是利用空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程，将空气液化，并通过精馏来达到不同组分分离的方法。这种方法较前两种方法可实现空气组分的全分离、产品精纯化、装置大型化、状态双元化（液态及气态），故在生产装置工业化方面占据主导地位。和传统的分离相比，这些气体的分离需在100K以下的低温环境下才能实现，所以称之为低温法（或深冷法）。我们在这所要介绍的就是低温法空气分离技术。空气基础知识空气基础知识 1.1.空气的组成空气的组成 干燥空气的平均组成如下表所示。且各组成部分之间的比例，在地球的任何地区几乎是恒定不变的。此外因地区条件的不同，空气中还含有

5、少量的（不定量的）水蒸气、二氧化碳、乙炔等气体及机械杂质。组成组成体积体积重量重量组成组成体积体积重量重量 O220.9323.1氪Kr1.8010-4310-4N278.0375.06氙Xe0.0810-40.410-4 Ar0.9321.286氢H20.510-40.03610-4CO20.030.046臭氧O3(0.010.02)10-40.210-4 Ne(1518)10-41210-4氡Rn610-13 He(4.65.3)10-40.710-4 第11页O O2 2N N2 2ArArKrKrXeXeNeNeHeHe物性和用途物性和用途空气基础知识 空气的性质空气的性质 在常温下空

6、气是无色、无味、透明的气体。大气层中因有臭氧（O3）存在，而呈现天蓝色。在1大气压下，空气的液化温度为-191.35（81.8k）。在1个大气压下，将空气冷却到-213（60.15k）时，则变成固体。在不考虑空气的化学性质时，可以把空气看成单一物质，其分子量为28.96 对每一种气体来讲都有着一个温度，大于这个温度时，无论在任何压力下也不能使这种气体液化，这个温度称为气体的临界温度，对应的压力称为临界压力。空气的临界温度为-140.63（132.52k），也就是说空气必须在低于-140.63的温度时才可能液化。空气基础知识空气基础知识 在1atm时氧的沸点90.17k（-182.98），氮的沸

7、点77.35k（-195.80），两者的沸点相差13。氩的沸点为87.291k（-185.86），它介于氧和氮沸点中间。低温液化精馏法就是利用氧、氮沸点不同把空气分离为氧气和氮气。显然氩气在精馏中，将会影响氧和氮的纯度。 空气是目前工业化分离中制取氧、氮气的原料，空气是最廉价的原料。空气基础知识空气基础知识 3 3、氧的性质和用途氧的性质和用途 在常温常压下（一般指20, 1atm），氧为无色透明、无臭无味的气体。氧在1大气压下冷却到（90K）-183时，变成天蓝色、透明、易于流动的液体。当继续冷却到-218.79时，液氧将转变成蓝色固体结晶。 在标准状况下，氧的密度是1.4289kg/m3。

8、在1atm下，沸腾时1升液体氧重1.140公斤。1升液体氧全部气化成标准状态下的气体氧，体积将扩大到800升。 氧气在冶金、化工、国防工业等部门具有广泛的用途。在国防中用于高空飞行、潜水作业和用液氧作为火箭的助推燃料等。此外在医疗救护、城市污水处理等方面也有广泛的作用。空气基础知识空气基础知识 4 4、氮的性质和用途氮的性质和用途 氮在自然界中分布很广，大部分是以有机化合物的状态存在。在空气中含量高达78.03%（体积）。 在常温，常压下氮是无色、无味、无臭的气体，在标准状态下密度为1.252kg/m3，比空气略轻。将氮气冷却到-195.79时变成无色透明、易于流动的液体，它既不爆炸也无毒性。

9、在1atm下，沸腾时1升液氮重0.808公斤。1升液氮全部气化成标准状态下的气氮，体积将扩大到650升。继续冷却到-210时，液氮凝固成雪花状的固体。空气液化空气液化 要使空气液化首先要获得低温，工业上常用的方法有二种，即空气通过节流阀和膨胀机的膨胀制冷获得低温，甚至液化。这二种方法是以气体的膨胀为基础，已应用在气体的分离和液化技术以及气体制冷机中。空气液化空气液化 无论温度效应大小还是制冷量多寡方面，等熵膨胀都比节流膨胀制冷效果更显著，而且膨胀机还可以回收一部分膨胀功，从而提高经济效益。节流过程用节流阀结构简单，调节方便，并且可以工作在汽液两相区，所以等温节流制冷及膨胀等熵制冷都是重要的制冷

10、方法，都有不可取代的应用价值。 空气液化空气液化 目前空气液化循环主要有三种类型：目前空气液化循环主要有三种类型： 以节流为基础的循环； 以等熵膨胀和节流相结合的液化循环 以等熵膨胀为基础的循环获得低温的方法节流和膨胀节流阀膨胀阀空气中杂质的清除 空气中所含的杂质通常是指：水份、二氧化碳、乙炔、机械杂质（灰尘）以及碳氢化合物等。这几种杂质根据地区、风向的不同而不同，空气中主要杂质含量如下表。本装置采用自洁式空气净化器 （如南化的空分装置由于风向的原因多次入口CO2含量超标，造成停车事故。合成排出C02）水蒸汽（g/m3 ）二氧化碳（g/m3）乙炔（g/m3 ）机械杂质（g/m3）4400.60

11、.90.010.10.0050.01空气中杂质的清除 从上表中可看出，空气中杂质含量是极少的。但由于空分装置是连续性生产，每小时加工空气量少则几万立方米，多则高达几十万立方米。所以夹带在空气中的杂质积累便是一个相当大的量。它们一旦带入装置内，轻则堵塞设备管道，重则能引起不可设想的后果。所以为保证空分装置长期安全运行，有必要将这些杂质清除。空气中杂质的清除一、机械杂质（灰尘）的清除一、机械杂质（灰尘）的清除 空气中的灰尘如果直接吸入空压机，将造成设备的磨损，吸入的灰尘会在叶片表面上结垢，造成设备中转子的动平衡精度下降，使其工作寿命大大减短，灰尘中的有害化学成分会使设备生锈、腐蚀。因此，空气压缩机

12、必须配高精度空气过滤器。 本空分装置单套正常加工空气量每天大约清理出58115kg灰尘。本空分装置采用自洁式空气过滤器（如图所示）。含尘空气经空气压缩机吸气作用，从一级粗过滤箱吸入，经过高效过滤筒上由于重力惯性扩散、接触阻留等综合作用，尘埃被吸附在高效过滤筒上，洁净空气通过密封垫圈进入文氏管到净气室汇合到集气口再从净气出口管被空压机吸入。空气中杂质的清除 含尘空气气经过滤后，尘埃被吸附在高效过滤筒上，由PLC按设定时间顺序进行反吹自洁过程，当阻损值超过500帕时，由PLC按差压顺序控制反吹自洁过程（反吹时间为0.1-0.2秒），其它高效过滤筒照常工作，尘埃被反吹自洁下来。对于粒径大于2m，过滤

13、效率为99.99%。空气中杂质的清除二、水份、二氧化碳和乙炔的清除 由于空分装置是在低温下工作的（最低达-192）。所以如果带入水份和二氧化碳，则以冰和干冰的形式析出，使管道容器堵塞，冻裂，直接危害生产。 空气中乙炔的清除是一项很重要的防暴措施。通常空气中的乙炔含量极少，约为0.010.1ppm。 清除空气中的水份、二氧化碳和乙炔的方法最常用的是吸附法。目前空分装置采用分子筛吸附器吸附水分、二氧化碳和乙炔。分子筛吸附器通常采用13X分子筛作吸附剂。分子筛吸附器通常采用两台，一台工作，另一台再生，两台交替进行 空气中杂质的清除空气中杂质的清除分子筛吸附剂的特点是 : 选择吸附 干燥度很高 吸附能

14、力强 分子筛具有高的稳定性 加热可使其再生空气中杂质的清除空气中杂质的清除三、 空分防爆 空分装置爆炸部位多发生在主冷凝蒸发器液氧蒸发区域。其原因是危害杂质乙炔及其它碳氢化合物浓缩及析出所致。危险杂质的来源只要是随空气带入，此外，如果空气压缩过程气体待油而裂解也会增加空气中的乙炔及碳氢化合物的含量。各种有机气体爆炸敏感性的强弱顺序为：甲烷丙烷丁烷丁烯乙烯丙烯乙炔。空气分离空气分离 空气主要有氧、氮组成，在近似计算时，可以把空气看成是氧、氮的混合物，其中氧组分为20.9% ,氮组分为79.1%（体积），为氧氮二元系。均匀混合物为溶液。任意数量的氧和氮的混合时都能得到氧和氮的均匀混合物，氧和氮是完

15、全互溶的，因此液空可以称为氧、氮完全互溶的二元溶液 空气分离1 、氧、氮混合物气液相平衡状态、氧、氮混合物气液相平衡状态 在压力不变的条件下，得氧、氮二元系统的温度浓度图（T-x-y），如图可以看出，低沸点组分的浓度愈大，则沸点也愈低。在不同浓度下，沸点处于纯低沸点组分的沸点和纯高沸点组分的沸点之间。气相为氮气相为氮液相为氧液相为氧空气分离 任意浓度下氧氮混合物的沸点或冷凝温度既不等于同等压力下纯氧的沸点也不等于纯氮的沸点； 气液混合物的冷凝温度是随着冷凝过程而逐渐降低，而液体的沸点温度是随气化过程而逐渐升高; 在冷凝过程或沸腾过程中，液相和气相的浓度是不断变化的，但是气相中的氮浓度始终大于液

16、相中氧的浓度。空气分离3 3、 空气的部分冷凝和部分蒸发空气的部分冷凝和部分蒸发 当液空部分蒸发时，可以使液体的氧浓度提高，但由于蒸发出的蒸汽的存在，使液体的氧浓度受到限制，加入能将蒸发出的蒸汽不断的从液体上方引出，使所剩浓度较高的液体再继续蒸发，这种蒸发过程就叫做部分蒸发。这样重复多次可以提高液体的氧浓度。采用液空部分蒸发的方法，可以得到氧浓度极高的液体，但含氧愈多则产量愈少。 空气的部分冷凝是指空气在冷凝过程中不断的将冷凝液引走，使所剩的蒸汽中氮浓度不断的提高。同样的道理，采取部分冷凝的方法可以得到氮浓度极高的气体，但含氧愈多则产量愈少 空气分离4 4、空气精馏、空气精馏 所谓空气精馏，就

17、是把液体混合物同时并且多次地运用部分汽化和部分冷凝的过程，使低沸点组分（氮）不断地从液相蒸发到气相中去，同时使高沸点组分（氧）不断地从气相冷凝到液相中，最后实现两种组分的分离。这一过程可按图所示的精馏过程简图来说明。空气分离 图中有1.2.3三个容器在理想绝热条件下工作。把压力为0.1MPa的饱和空气（81.5k，y=20.9%o2）连续不断地以一定流量进入容器3，同时以一定数量的饱和氧气溶液（x=4%O2，T=77.5K）引入容器1内。饱和空气自下往上，饱和液体自上往下流动，并在容器中接触进行热质交换，使氧氮分离，分析这一过程具有以下特点：u 蒸汽不断上升，液体不断下流，使处于平衡的两相物在

18、容器中分 开，然后进入另一容器，与不平衡物流接触，再达到新的平衡状态。如此循环下去，气液相浓度发生变化，结果气相中氮含量逐步增加，液相中氧含量逐步提高。使氧氮混合物得到分离。u 下部进料的饱和空气温度最高，起加热作用。顶部进入的饱和液体温度最低，起冷却作用。气液相需连续进料，这样才能保证容器中热质交换过程连续地、稳定地进行，同时不断地获得产品。下塔精馏：下塔精馏： 精馏塔下部的上升蒸气温度要比上部下流的液体温度高，所以膨胀空气进入下塔后空气温度会比上塔下流的温度高，当下塔的气体每穿过一块塔板就会遇到比它温度低的液体，这时，气体的温度会下降，并不断的被冷凝成液体，液体被部分气化；由于氧的液化温度

19、最高，所以氧被较多的冷凝下来，剩下的蒸气含氮浓度就会有所提高。就这样，一次，又一次的循环下去，到塔顶后，蒸气中的氧大部分被冷凝到液体中去了；从而得到了蒸气中含氮纯度达到99.9%的高纯氮；这部分气体被引入主冷，被上塔的液氧冷凝成液氮后部分做为回流液回流下塔再次精馏（如图：1-2所示），部分被送往上塔作为上塔的回流液。同时下塔液空纯度也得到了含氧36%的液空 上塔精馏：上塔精馏： 将下塔液空经节流降压后送到上塔中部，作为上塔精馏原料；而从主冷部分抽出的液氮则成为上塔的回流液；与下塔精馏原理相同，液体下流时，经多次部分蒸发和冷凝，氮气较多的蒸发出来，于是下流液体中含氧浓度不断提高，到达上塔底部时，

20、可以获得含氧99.9%的液氧；部分液氧作为产品抽出；由于下塔上升蒸气（纯氮气），被引入主冷冷凝，所以它将热量较多的传给了液氧，致使液氧复热蒸发作为上塔的上升气；在上升过程中，一部分蒸气冷凝成液体流下，另一部分蒸气随着不断上升，氮含量不断增加；到塔顶时，可得到99%以上的氮气。 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连

21、续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。 填料塔也有

22、一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 空气分离精馏塔技术特点技术特点1）由一个蒸汽机和增压机，可节省投资和提高效率。采用轴流加离心型式的成熟的空气压缩机组，选型合理，同等容量机组运行有业绩，供气量充足可靠 。 2）设置先进的双层径向流分子筛纯化器，并设置了特殊再生电加热器，用来进行吸附剂的器内大活化。分子筛纯化器的切换控制系统具有自动切换程序，根据CO2的净化值，自动改变切换时间。 3）精馏塔的低压塔和中压塔都采用规整填料塔，阻力小、节能且分离效率高。在精馏系统中还设置了

23、氩增效塔既可以提高氧提取率，又为将来提氩提供了条件。 4）冷箱内的管道、阀门及设备桶体均采用不锈钢材质，焊接工艺成熟，强度好，安装清洁程度要求相对较低。露天安装的阀门采用了防尘措施。可以保证阀门调节的灵活快捷。技术特点技术特点 5）氮-水预冷系统，设置冷冻机组，提供冷冻水，能够确保进分子筛纯化器的空气温度，从而保证净化效率。 6）低压氮气供应系统采用泵和氮压缩机复合压缩系统，设计合理。以泵的变频调节为主，调节方便灵活，整个系统投资省，节能并且占地面积小。 7）离心式增压机无中抽，系统简单、效率高、操作维护方便。设计了超高压氧缓冲罐，有利于保证后备系统的启动时间。 产品用途产品用途 氧气：压力5

24、.3MPA主要供气化炉和MTP硫回收装置 氮气：压力5.9MPA主要供开车用气化煤输送、低温甲醇洗、氮气稀释和聚丙稀装置，正常生产时供气化装置的烧嘴。 氮气：压力0.86MP供气化装置煤输送、磨煤，“Lurgi 五合一”装置和聚丙稀装置等。 仪表空气：全厂仪表用。技术性能指标技术性能指标 该项指标主要指空分装置的产品、产量、纯度，以及氧的提取率等等。氧的提取率是为评价空气分离装置完善程度而引出的一个概念。 天润化肥42000m3/h 空分技术简介装置功能装置功能空分装置为煤气化装置提供高压氧气、高压氮气、低压氮气，同时把高压氮气加压为超高压氮作为煤气化装置的事故氮气；为硫回收提供低压氧气；为液

25、氮洗装置提供高压氮气，用作配氮气源。同时为全厂提供合格的仪表空气和工厂空气、低压氮气。开车工况下，由空压站向全厂提供合格的仪表空气和工厂空气。生产方法及流程特点生产方法及流程特点 采用内压缩空气膨胀流程。本装置采用液氧内压缩、空气膨胀流程，即采用增压空压机+液氧泵+空气增压透平膨胀机并通过换热器系统的合理组织来取代外压缩流程氧压机。针对用氧压力高，装置规模大的特点，选择这一流程是最安全可靠的，同时也是经济合理的，其主要原因有：生产方法及流程特点生产方法及流程特点 安全性好 内压缩流程取消了氧压机，减少由于氧压机带来的安全隐患；主冷大量抽取液氧，保证碳氢化合物的积聚可能性降到最低程度；产品液氧在

26、高压下蒸发，使烃类物质积累的可能性大大降低。生产方法及流程特点生产方法及流程特点 可靠性高 低温液体泵，采用进口名牌产品，低温液体泵在正常操作时的运行方式推荐以下方式: 一台100%负荷运行，另一台低速转动，冷备用，当在线泵故障时，备用泵必须自动快速20秒内从0%负荷达到100%。生产方法及流程特点生产方法及流程特点 高压板式换热器采用国外著名公司制造的进口产品。 操作维护方便 高压液体泵操作方便，维修工作量极少。 投资成本低，配置更合理 氧压机则需要有足够多的安全距离，占地面积大，且基建费用高；主空压机与空气增压机用一台汽轮机拖动。生产方法及流程特点生产方法及流程特点 占地面积小 主空压机与

27、循环增压机公用一台汽轮机拖动，布置紧凑，占地面积小。生产方法及流程特点生产方法及流程特点空分装置的设置主要是根据后续合成氨及尿素工艺生产装置的规模，对氧气、氮气的需求及用途来确定空分装置的生产规模、产品规格及相应机组配置。本空分装置主要由空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、空气增压膨胀、带粗氩塔的分馏系统、氮气压缩系统、液氮贮存汽化系统、仪控系统、电控系统等组成。天润化肥装置设计规模天润化肥装置设计规模本装置提供2个规格的氧产品和3个规格的氮产品，仪表空气和工厂空气供下游装置用，液氮产品为间断生产，可根据装置需要调节。主要技术规格主要技术规格产产 品品产量产量NmNm3

28、3/h/h纯纯 度度使用使用方式方式出界区出界区压力压力MPa(G)MPa(G)温度温度氧氧 气气420004200099.699.6% O O2 2连续连续8.58.5常温常温氧氧 气气20020099.699.6% O O2 2连续连续0.450.45常温常温中压氮气中压氮气110001100010ppm O10ppm O2 2连续连续0.450.45常温常温高压氮气高压氮气330003300010ppm O10ppm O2 280ppm Ar80ppm Ar连续连续6.06.04040事故氮气事故氮气30030010ppm O10ppm O2 2间断间断0.70.7常温常温液氮液氮350

29、35010ppm O10ppm O2 2间断间断0.5(0.5(进入贮槽进入贮槽) )饱和饱和仪表空气仪表空气30003000无油、无尘无油、无尘（压力露点（压力露点-46.3-46.3）连续连续0.7(0.7(循环增压循环增压机二段出口抽机二段出口抽出出) )常温常温工厂空气工厂空气45004500无油、无尘无油、无尘（压力露点（压力露点-46.3-46.3）连续连续0.7(0.7(循环增压循环增压机二段出口抽机二段出口抽出出) )常温常温 注：1. 产品执行标准：氧产品执行JB/T8693-1998；氮产品执行GB/T8979-1996 合格品。2. 所有产量单位为Nm3/h，是在0和0.

30、1013MPa(A)条件下测体积流量，称为标态流量。3. 产品送入买方管网前时，在空分界区出口处测量。4. 性能表液氮量，可根据生产需要进行调整。 5. 仪表空气和工厂空气均由循环增压机二段冷却器后抽出，并经仪表空气贮罐后分两路送出，且保证仪表空气供应。当本项目因故紧急停车时，能迅速切断工厂空气供应。6. 6.0MPaG氮气由氮压缩机升压后提供。7. 事故氮气由液氮贮槽自增压经水浴式汽化器复热后送出界区。操作弹性操作弹性 装置的操作负荷70%-110%。操作特性操作特性 运行周期：装置保证年运转300天（24小时/天），装置寿命20年。 运行时间：在正常运行情况下，装置到需要完全解冻时的操作周

31、期为2年。 开车时间：装置起动时间(膨胀机启动至氧气产量纯度达到指标)：48小时。 临时停车后产生气氧的开车时间： 8小时停车后 ，4到6小时产氧。24小时停车后 ，8 到10小时产氧。 装置排液后加温解冻时间：不大于36小时 负荷变化所需时间：从满负荷到90%负荷或其相反为1小时。从90%负荷到70%负荷或其相反为23小时 。操作特性操作特性工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点1、空气过滤和压缩空气首先进入自洁式空气过滤器，在空气过滤器中除去灰尘和其它颗粒杂质，然后进入主空压机，经过多级压缩至所需压力，压缩机级间的热量被中间冷却器中的冷却水带走。空气压缩机升压后的空气，经冷却后产生的凝结水通

32、过气侧疏水器排放。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点2、空气预冷和纯化系统由空气压缩机送出的热空气从底部进入直接接触式空冷塔,并与上塔喷淋而下的冷却水和冷冻水直接接触，空气被冷却和清洗。冷却水由冷却水泵提供，空冷塔所需要的冷冻水由水冷却塔产生并通过冷冻水泵进入空冷塔顶部。在水冷却塔塔内，冷却水（循环水或新鲜水）与来自冷箱的部分干燥污氮直接逆流接触，使部分水蒸发并随污氮排放，同时使冷却水降温产生冷冻水。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点离开空冷塔的冷空气含有剩余杂质如水分、二氧化碳和微量碳氢化合物进入两台分子筛吸附器之一，两台吸附器均装入吸附剂，并采用两台交替循环操作方式，一台吸附除去剩余杂

33、质，生产洁净干燥的空气，另一台则通过再生加热器将来自冷箱的污氮加温后送入含饱和杂质的吸附器，带走吸附剂床层的杂质使吸附剂再生。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点吸附和再生的顺序操作在DCS控制下自动重复进行。 再生加热器的热源正常操作采用1.0MPaG的饱和蒸汽，特殊再生时采用2.5MPaG的饱和蒸汽（将3.82MPaG过热蒸汽经减温减压装置后获得）。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点3、热交换和制冷由分子筛吸附器送出的干燥空气分成二股，第一股干燥空气在低压主换热器内被流经其他通道的污氮冷却后，入下塔的底部。第二股全部进入空气增压机中进一步升压，由空气增压机中间级抽出的部分空气，送增压透平

34、膨胀机的增压端进一步升压，然后经增压端后冷却器冷却，再送入高压主换热器进一步冷却，经膨胀机后进入下塔，剩余空气经空气增压机末级送出并经后冷却器（水冷却）后进入高压主换热器，该高压空气被汽化的高压液氧冷凝成液体空气，经节流后进入下塔。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点4、空气分离（空气的精馏）1）下塔（高压塔） 送入下塔底部的空气穿过塔板向上流动使塔板上的液体部分蒸发，使易挥发的氮从液体中蒸出，蒸发潜热的交换使穿过塔板空气中的气体氧被冷凝。氧在沿塔向下流动的液体中富积，同时氮气纯度在向塔顶流动的气体中逐步增加，从而在下塔塔釜中得到富氧液体空气，下塔顶部得到纯液氮和氮气。工艺流程简述及特点下塔从

35、上到下产生以下产品：纯液氮氮气污液氮贫液空富氧液空下塔各产品去向如下：a)富氧液空：一部分经过冷器过冷后节流进入上塔，作为其回流液。一部分过冷后送入粗氩塔冷凝器做冷源，被蒸发后送入上塔。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点b)贫液空：过冷节流后进入上塔，作为其回流液。c)纯液氮：一部分纯液氮在过冷器中过冷后送入上塔顶部作回流液。一部分纯液氮在过冷器中过冷后作为产品送出。 d)污液氮在过冷器中过冷后送入上塔作回流液。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点e)纯氮气 一部分去主冷。 一部分抽出去主换热器复热后作产品气。2）上塔（低压塔）：顶部产生污氮气，中部抽取氩馏份，底部产生液氧。氧的最后提纯在上

36、塔完成。上塔的精馏原理与下塔的精馏原理基本相同。在塔内氧浓度随向下流动的液体而逐渐增加，氮纯度随向上升的蒸气而逐渐增加。氧产品从上塔的底部以液态形式抽出，经液氧泵增压到所需的压力再经高压主换热器复热后送出界区。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点上塔各产品去向如下:a)从上塔顶送出的污氮气体经过冷器和主换热器复热，一部分送分子筛再生加热器升温至分子筛所需的再生温度后送吸附器进行再生。另一部分进入水冷却塔用于制造低温冷冻水供空冷塔使用。b)氩馏份从上塔中部抽出,经粗氩塔精馏在顶部产生粗氩气；c)液氧从上塔底部抽出，在液氧泵中被压缩至所需压力。然后送到高压换热器中通过与高压空气进行热交换而得到高压

37、氧气。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点上塔各产品去向如下:a)从上塔顶送出的污氮气体经过冷器和主换热器复热，一部分送分子筛再生加热器升温至分子筛所需的再生温度后送吸附器进行再生。另一部分进入水冷却塔用于制造低温冷冻水供空冷塔使用。b)氩馏份从上塔中部抽出,经粗氩塔精馏在顶部产生粗氩气；c)液氧从上塔底部抽出，在液氧泵中被压缩至所需压力。然后送到高压换热器中通过与高压空气进行热交换而得到高压氧气。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点5、装置特点空分装置的基本工艺流程按照产品氧气的压缩方式不同，分为外压缩流程和内压缩流程。外压缩流程是通过氧气压缩机将产品氧气升压至所需要的压力。氧气是强助燃剂，

38、在压缩过程中要严格控制压缩机各级排气压力和温度不准超过规定值，有异常振动和响声时，需立即采取措施，直到停机检查。外压缩存在机组多、厂房占地面积大、检修频繁、维修费用高等缺点，而且安全性和可靠性相对内压缩要差。 内压缩是通过低温液氧泵将液氧升压，然后经主换热器复热得到所需要氧产品。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点本空分装置是采用内压缩流程，为了增加氧的提取率，分馏系统增设了粗氩塔，其主要特点为：1) 取消氧压机使得氧气压缩过程安全可靠。因内压缩流程是液氧在极低温度条件下压缩(升压)的，避免了大流量氧气压缩过程着火的可能性2) 液氧大量从主冷中取出，从根本上防止了主冷中碳氢化合物的积聚，有效消

39、除了主冷燃爆危险。3) 产品液氧在高压下蒸发，使烃类物质积累的可能性大大降低。工艺流程简述及特点工艺流程简述及特点6、连续运转周期连续运转周期不少于二年，不超过三年。出于安全考虑，空分装置采用最长的3年解冻间隔时间，以防止污染物和碳氢化合物堵塞空分装置的流动死角，避免事故发生的可能性。 空分装置安全知识空分装置安全知识 空分装置中各种气（液）体的性空分装置中各种气（液）体的性能及安全数据能及安全数据1空气空气的组成：约21%氧气，约78%氮气，其它：稀有气体与不纯物。沸点：-194.5（在1.013bar压力下）。潜在危害：液化空气如触及人体皮肤时，由于温度很低，可造成与高温烧伤十分相似的损伤

40、。空分装置中各种气（液）体的性空分装置中各种气（液）体的性能及安全数据能及安全数据氧气的性质：无色、无味、无毒，不燃烧、助燃。氧气比空气略重，可能集结于地面或深层房间。物理与安全数据：露点 -182.97（在1.013bar压力下）气态密度 1.337Kg/m3（15，1bar下）液态密度 1141g/l（-183）粘度 0.2Pas水中溶解度 0.31L/Kg（20，1.013bar压力下）1升液氧产生约850升的气氧空分装置中各种气（液）体的性能空分装置中各种气（液）体的性能及安全数据及安全数据潜在危害：可与一切可燃气体、液体、固体发生燃烧反应，特别是油脂类，反应尤为剧烈；长时间吸入纯氧仍

41、可影响健康；液氧如触及人体皮肤时，由于温度很低，同液化空气一样可造成与高温烧伤十分相似的损伤，眼睛尤其危险。大面积低温烧伤可能有生命危险。空分装置中各种气（液）体的性能及安空分装置中各种气（液）体的性能及安全数据全数据 预防措施：防止储存氧的容器损坏、受热；远离可燃材料；禁止某一区域富集氧气，以减少发生火灾的危险性；可能富集氧气的室内要充分通风；供氧气使用的管子、管件、填料等设备，禁止粘污油脂，阀门禁止使用油脂润滑；不可莽撞开关阀门；不可以用氧气代替压缩空气，用于喷漆、风动工具等；操作液氧时，应佩戴密闭安全护目镜或面罩、防护手套，穿戴覆盖全身的工作服，避免接触皮肤和眼睛；如低温液化氧气触及皮肤

42、，应及时脱下潮湿衣服，用微温水冲洗身体相关部位，用消毒巾覆盖，并及时就医。空分装置中各种气（液）体的性能空分装置中各种气（液）体的性能及安全数据及安全数据3氮氮气的性质：无色、无味、无毒，不燃烧、阻燃。氮气轻于空气。物理与安全数据：露点 -195.8（在1.013bar压力下）气态密度 1.17Kg/m3（15，1bar下）液态密度 809g/l（-195.8）水中溶解度 0.0156L/Kg（20，1.013bar压力下）1升液氮产生约700升的气氮空分装置中各种气（液）体的性能及安空分装置中各种气（液）体的性能及安全数据全数据潜在危害：氮无毒，但呼吸的空气中如氮气富集，会使人因缺氧而窒息、甚至死亡；液氮如触及人体皮肤时，由于温度很低，同液化空气一样可造成与高温烧伤十分相似的损伤，眼睛尤其危险。大面积低温烧伤可能有生命危险。空分装置中各种气（液）体的性能及安空分装置中各种气（液）体的性能及安全数据全数据预防措施：防止储存氮的容器损坏、受热；不可吸入浓氮气，可能富集氮气的区域要充分通风，并测量O2浓度，需要时，可佩戴氧气（或空气）呼吸器后进入氮气富集的区域