空分工藝流程簡介.ppt

1、b,1,空分工藝流程簡介,2,2,內(nèi)容,空分基礎(chǔ)知識 空氣的組成及各組分性質(zhì) 空氣分離的基本原理 空分主要設(shè)備及工藝流程介紹 空氣過濾器 空氣壓縮機 預(yù)冷系統(tǒng) 純化系統(tǒng) 空氣增壓機 膨脹機 冷箱 產(chǎn)品壓縮系統(tǒng) 液體后備系統(tǒng) 空分裝置產(chǎn)能數(shù)據(jù),3,空氣的組成,空氣的主要成分以及在常壓下的液化溫度 組分 含量 液化溫度K 液化溫度C 氮氣 78.08% 77.4 -195.8 氧氣 20.95% 90.2 -183.0 氬氣 0.934% 87.3 -185.9 氖氣 18.21 PPM 27.1 -246.1 氦氣 5.239 PPM 4.2 -268.9 氪氣 1.14 PPM 119.8 -

2、153.3 氙氣 0.087 PPM 165.0 -108.1 氫氣 0.5 PPM 20.4 -252.8,4,氧、氮、氬的主要性質(zhì),氧 氧氣是一種化學(xué)活潑性氣體，不可燃，但強烈助燃，無色，無味，無毒，不導(dǎo)電，不導(dǎo)熱(良好的絕熱體)，微溶于水，可以和除惰性氣體以外的極大多數(shù)物質(zhì) 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 液氧為淡藍色，略重于水的液體(1.142*1000kg/m3)。 氧氣具有順磁性的特性。 氧氣廣泛第用于煉鋼、煉鐵、有色金屬冶煉、煤 氣化，金屬切割、污水處理，造紙廠紙漿處理、 醫(yī)療等各個行業(yè)。 液氧可經(jīng)濟方便地用于氧的儲存及運輸 。,5,氧、氮、氬的主要性質(zhì),氮 氮氣是一種化學(xué)不活潑氣體，不可燃，不

3、助燃， 無色，無味，無毒，不導(dǎo)電，不導(dǎo)熱(良好的絕熱體)，微溶于水。 液氮是一種無色液體，略輕于水（0.81*1000kg/m3）。 在一個大氣壓下， 液化溫度為-195.8 OC。 氮氣可用于化肥行業(yè)，制造氮肥；用于化工和 玻璃行業(yè)作保護氣體；油田注氮(代替CO2, 氣驅(qū)) ;用于食品行業(yè)作食品保 鮮。 液氮用于深度冷凍，用于經(jīng)濟方便地儲存及長 途輸送氮氣。,6,氧、氮、氬的主要性質(zhì),氬 氬氣是一種稀有氣體、惰性氣體、單原子氣體，自 然界中還未發(fā)現(xiàn)氬的化合物 。 液氬的性質(zhì)類似于液氮，但比水略重(1.39*1000kg/m3)。 氬氣是一種很好的保護氣體，廣泛用于作鈦金屬冶 煉的保護氣，合金

4、鋼冶煉的保護氣，焊接保護氣、 制造硅晶片的保護氣以 及燈泡充氣等。 液氬可經(jīng)濟方便地用于氬的儲存及運輸。 氬的經(jīng)濟價值大大高于氧氮氣。,7,空氣中主要雜質(zhì),空氣中主要雜質(zhì)含量 組分 含量 液化溫度K 液化溫度C H2O 0.1%2.8% 273.15 0 CO2 350 PPM 196.6 -78.6 CH4 13 PPM 111.7 -161.5 NO 0.5 PPM CO 0.061 PPM O3 0.010.1 PPM C2H6 0.010.1 PPM C2H4 02 PPM C2H2 01 PPM C3H8 00.1 PPM C4H10 00.2 PPM C5H12 00.008 PP

5、M,8,空氣中雜質(zhì)的性質(zhì),對空分設(shè)備影響最大的雜質(zhì)，除了灰塵外主要是水分、二氧化碳以及碳氫化合物。 在常壓下，當(dāng)溫度低于0時，水分將凝結(jié)成固體狀態(tài)(冰)，當(dāng)溫度低于零下78.6時，二氧化 碳將凝結(jié)成固體狀態(tài)(干冰)，而冷箱內(nèi)的空分設(shè)備一般均工作在零下170以下。 碳氫化合物，特別是乙炔極易與液氧發(fā)生強烈的化學(xué)反應(yīng)，引起爆炸。因此，清除空氣中的雜質(zhì)十分必要。,9,空氣的主要組成部分是氧( O2 )，氮(N2 ) 以及 氬(AR)。 空氣中的主要雜質(zhì)是水分(H2O),二氧化碳(CO2) 以及碳氫化合物(CnHm)。 空氣的分離，就是除去空氣中的有害雜質(zhì)，并把混合氣體分離成氧、氮、氬等“純”氣體。

6、空氣分離的基本原理是由于空氣中氧、氮、氬組分的泡點(露點,沸點)溫度不同，從而得以互相分離。 N2： -195.8 Ar: -185.9 O2: -183.0 ,空氣分離的基本原理,精餾過程：在蒸餾的塔板上，將溫度較高的飽和蒸汽與溫度較低的飽和液體進行充分接觸，則飽和蒸汽將放出熱量給飽和液體，飽和蒸汽放出熱量將部分冷凝，飽和液體將吸收熱量而部分蒸發(fā)。飽和蒸汽在部分冷凝時，由于氧是高沸點組分，因而較多地冷凝，并進入液相中，所以蒸汽中的低沸點組分氮的濃度有所提高，液體在部分蒸發(fā)過程中，由于氮是低沸點組分，因而較多地蒸發(fā)并進入氣相，使液體中高沸點組分氧的濃度有所提高。,10,空氣分離簡圖,11,空壓

7、機C01,增壓機C05,液氧儲槽V40,液氬儲槽V30,冷箱,板式換熱器E01,膨脹機ET01/ET02,預(yù)冷系統(tǒng),分子篩R01/R02,液氧備份泵,流程液體泵,氮壓機 1/2/3 號高壓和一臺中壓,氧壓機 1/2/3號,液氮儲槽V50,3#/4#空分,產(chǎn)品壓縮機,后備系統(tǒng),液氬備份泵,液氮備份泵,空分主要設(shè)備（湛鋼制氧）,12,3#、4#空分裝置流程示意圖如下：,空分工藝流程簡介,13,空壓機入口過濾器,空氣過濾器分為一級過濾和二級過濾，主要作用是除去灰塵、機械雜質(zhì)等。,14,空壓機,作用：根據(jù)工藝流程的要求，把裝置所需的空氣量壓縮到所需的壓力（470kpa）。 原理：空氣通過高速轉(zhuǎn)動的葉輪

8、后，壓力及速度得以提高。在葉輪出口的擴壓器中，氣體流速降低，從而使得壓力進一步提高。,15,預(yù)冷系統(tǒng)（空冷塔、氮水塔、冷凍機）,空冷塔： 作用：空壓機四級出來的高溫壓縮空氣直接進入到空冷塔與冷卻水接觸進行換熱，通過水洗降溫和帶走部分固體和化學(xué)物質(zhì)。 結(jié)構(gòu)：直接接觸的雙級冷卻塔，第一級為循環(huán)冷卻水，由冷卻水泵供水。第二級為冷凍水，由冷凍水泵供水。 氮水塔：利用空分冷箱出來的污氮氣、氮氣將循環(huán)冷卻水通過蒸發(fā)降溫，再通過水泵輸送到空冷塔（如冷凍水溫太高，可以再經(jīng)過冷凍機）作為第二級的冷凍水源。 冷凍機：為空冷塔第二級冷凍水補充冷量。氮水塔出來的冷凍水，可以先經(jīng)過冷凍機再次降溫，然后再輸送至空冷塔。,

9、16,純化系統(tǒng),作用:清除空氣中的水、一氧化碳、二氧化碳、氫氣和碳氫化合物等雜質(zhì)，確保空分產(chǎn)品氧、氬和氮的純度。 原理: 純化器內(nèi)充填有活性鋁及分子篩，根據(jù)其對不同的分子有不同的親和力這個特點，吸附水分、碳氫化合物、二氧化碳等雜質(zhì)。純化系統(tǒng)一般設(shè)置二只分子篩容器，一只工作時，另一只再生。,分子篩,17,增壓機,作用：根據(jù)工藝流程的要求，把裝置所需的空氣量壓縮到所需的壓力。 原理：空氣通過高速轉(zhuǎn)動的葉輪后，壓力及速度得以提高。在葉輪出口的擴壓器中，氣體流速降低，從而使得壓力進一步提高。 備注：基本原理和空壓機一樣，只是空氣壓縮之后的壓力為2600kpa左右。,18,膨脹機,作用：為裝置提供冷量，

10、以補充裝置冷損及液化產(chǎn)品冷量。液體的產(chǎn)量主要基于膨脹機的能力。 原理：高壓氣體通過膨脹機時，推動膨脹機葉輪對外做功，減少了氣體本身的內(nèi)能，降低了溫度。 膨脹量：膨脹量越大，液體產(chǎn)量越大。 膨脹壓差：膨脹機前后壓差越大，液體產(chǎn)量越大。 效率：效率越高，單位體積氣體的制冷量越大,19,冷箱,冷箱為方形或圓形的金屬結(jié)構(gòu)，一般為空分設(shè)備的最高標志設(shè)備； 其內(nèi)部包括主換熱器、上塔、下塔、主冷、液氧蒸發(fā)器、氬塔、液氬泵、液氮輸送泵及 液氧輸送泵以及閥門管道等。 冷箱內(nèi)充填珠光砂以減少冷量損失。 冷箱內(nèi)通過在塔板和填料上發(fā)生的精餾作用實現(xiàn)對空氣的分離。,20,產(chǎn)品壓縮系統(tǒng),3臺高壓氧壓機：1號（30000m

11、3/h）/2號（30000m3/h）/3號（45000m3/h） 3臺高壓氮壓機：1號（12000m3/h）/1號（12000m3/h）/1號（22000m3/h） 1臺中壓氮壓機：45000m3/h，兩用設(shè)備，既可以壓縮純氮，也可以壓縮污氮。,氧壓機操作畫面,氮壓機操作畫面,21,后備系統(tǒng),液氮后備：1個4000m3容積低壓儲罐，1個100中壓儲罐，1個60高壓儲罐 1臺50000m3/h中壓氮泵，1臺20000m3/h高壓氮泵。 低壓儲罐的液氮可以通過兩個泵分別充到兩個壓力罐，也可以直接進入蒸汽汽化器蒸發(fā)送至管網(wǎng)。 液氧后備：1個3000m3容積低壓儲罐，2臺60000m3/h高壓氧泵。 低壓儲罐的液氧通過高壓氧泵直接進入蒸汽汽化器蒸發(fā)送至管網(wǎng)。 液氬后備：1個2000m3容積低壓儲罐，2臺4000m3