空分設(shè)備原理與操作-[文書(shū)特制]

1、目 錄一、 前言二、 低溫?zé)崃W(xué)基礎(chǔ)三、 空氣過(guò)濾預(yù)冷和凈化四、 傳熱設(shè)備五、 空氣壓縮機(jī)六、 透平膨脹機(jī)七、 空氣分離原理及精餾塔八、 空分設(shè)備流程九、 控制技術(shù)十、 空分設(shè)備部機(jī)操作一、前 言空分設(shè)備俗稱制氧機(jī)是在低溫工作的一種設(shè)備，它應(yīng)用低溫技術(shù)，使空氣液化分離從而獲得氧、氮和五種稀有氣體，為獲得低溫，需要有相應(yīng)的一套設(shè)備，它們由壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、或節(jié)流裝置，以及各種換熱設(shè)備、精餾設(shè)備、凈化設(shè)備、貯運(yùn)設(shè)備，檢測(cè)和自檢設(shè)備組成。空分設(shè)備發(fā)展概況：1880年，德國(guó)人卡爾林德利用焦耳-湯姆遜節(jié)流效應(yīng)發(fā)明了氣體液化技術(shù)，1903年，第一臺(tái)工業(yè)性的10m3/h空分設(shè)備運(yùn)行成功，1952年，我國(guó)試制成

2、功30m3/h空分設(shè)備。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，為冶金、石化、化工和航天等工業(yè)領(lǐng)域配套的大中型空分設(shè)備得到迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，空分設(shè)備的制氧規(guī)模從十年前的1500m3/h等級(jí)擴(kuò)展到5000m3/h等級(jí)，新技術(shù)在空分設(shè)備中被廣泛應(yīng)用，如規(guī)整填料塔、全精餾無(wú)氫制氬技術(shù)，新的內(nèi)壓縮流程技術(shù)，先進(jìn)的高級(jí)控制技術(shù)，各種先進(jìn)的配套部機(jī)應(yīng)用，更完善了安全運(yùn)行和操作技術(shù)。二、空分產(chǎn)品性質(zhì)及其應(yīng)用氧在自然界分布很廣，在空氣、水、空石中的氧分子占地殼總重量的一半。氧可通過(guò)電解水或分離空氣等方法獲得。氧在高溫時(shí)很活潑。能與多種元素直接化合，是一種強(qiáng)烈的氧化助燃劑。氧與可燃?xì)怏w（乙炔、氫、甲烷等）按一定比例混

3、合后易引起爆炸。氧在加壓和管道輸送過(guò)程中，如有油脂、氧化鐵屑或小?？扇嘉铮ㄈ缑悍?、碳?；蛴袡C(jī)纖維）存在，在氣流運(yùn)動(dòng)與管壁或機(jī)體摩擦、撞擊會(huì)產(chǎn)生大量熱，當(dāng)溫度超過(guò)燃點(diǎn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致管道機(jī)器著火、燃燒。被氧飽和的衣物以及其他紡織物與火種接觸，會(huì)立即著火，當(dāng)液氧浸濕的多孔有機(jī)物被引火或給以一定力量的撞擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸。氧是動(dòng)物呼吸和可燃物燃燒所必須的氣體。氧最先主要是用于醫(yī)療上的氧氣療法，輸氧搶救病人以及機(jī)械工業(yè)上的金屬焊接和切割，后來(lái)逐步應(yīng)用于冶金、石化、化工、環(huán)保等部門。氮的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在一定濃度下回使人窒息。氮在冶金、化工、輕化、電子等部門作為原料氣、保護(hù)氣、置換氣和密封氣。氬不燃燒也不助燃

4、，是惰性氣體。作用于金屬冶煉的保護(hù)氣，以及不銹鋼鋁和其他合金焊接的保護(hù)氣。其他稀有氣體主要用于電子光源和激光技術(shù)。二、低溫?zé)崃W(xué)基礎(chǔ)1、氣體的基礎(chǔ)狀態(tài)參數(shù)。描寫物質(zhì)每一聚集狀態(tài)下特性的物理量稱為物質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)描寫氣體狀態(tài)的基本參數(shù)是溫度、壓強(qiáng)和比容。溫度：表示物體冷熱的程度。在工程上常用的測(cè)溫標(biāo)尺有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。攝氏溫標(biāo)應(yīng)用得最早而且最廣，分度的方法是規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)是0攝氏度、沸點(diǎn)為100攝氏度，將它平分100等份，每份為1度，用符號(hào)標(biāo)記。熱力學(xué)溫標(biāo)又稱絕對(duì)溫標(biāo)或開(kāi)爾文溫標(biāo)，它是依據(jù)熱力學(xué)基礎(chǔ)而為主的。絕對(duì)溫標(biāo)規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的三相點(diǎn)為273.16度，沸點(diǎn)與三相點(diǎn)間分

5、為100格，毎格為1度，記做符號(hào)為K，把-273.16定為絕對(duì)零度，從絕對(duì)零度標(biāo)起，絕對(duì)溫標(biāo)的刻度與攝氏溫標(biāo)的刻度相同。華氏溫標(biāo)：物理基礎(chǔ)與攝氏溫標(biāo)的物理基礎(chǔ)相同，華氏溫標(biāo)規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰點(diǎn)為32華氏度，沸點(diǎn)為212華氏度，將其平分為180等份，每一份為1度，用符號(hào)標(biāo)記。各溫標(biāo)間的換算關(guān)系為：t=T-273.16t=5/9(F-32)T=t+273.16F=9/5t+32壓強(qiáng)（壓力）單位面積上所受的垂直作用力稱為壓強(qiáng)，工廠中習(xí)慣叫做“壓力”。在法定計(jì)量單位中，壓力的符號(hào)為P（p），單位名稱“帕（斯卡）”，單位符號(hào)為Pa。壓力常用單位有物理大氣壓，工程大氣壓mmH2O，mmHg等。物理

6、大氣壓（at或atm）：是指溫度為0度時(shí)，緯度為45度海平面上大氣的平均壓力，可以稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。工程大氣壓：是工程技術(shù)上常用的壓力單位，指每1cm2面積上作用1kg力而產(chǎn)生的壓力，單位可用kgf/cm2表示?，F(xiàn)在統(tǒng)一用國(guó)標(biāo)單位Pa表示每1cm2面積上垂直作用1N的力而產(chǎn)生的壓力。105Pa為1bar（巴），bar可以與國(guó)際單位并用。各單位的換算關(guān)系為：1at=1.013105Pa 1kgf/cm2=9.81104Pa 1mmH20=9.81Pa測(cè)量壓力的儀表所指示的壓力往往是被測(cè)壓力的絕對(duì)值與大氣壓力之差，容器內(nèi)氣體對(duì)容器內(nèi)壁的實(shí)際壓力稱為絕對(duì)壓力，當(dāng)容器內(nèi)氣體對(duì)容器壁的實(shí)際壓力高于當(dāng)時(shí)的大

7、氣壓力時(shí)，其差值稱為表壓力，當(dāng)容器內(nèi)氣體對(duì)容器的實(shí)際壓力比大氣壓力低時(shí)，其差值稱為真空度，三者關(guān)系：P絕=P表+P大氣；P絕=P大氣-P真空度。用壓力表測(cè)出的只能是表壓力和真空度，而實(shí)際計(jì)算時(shí)都用絕對(duì)壓力。比體積又稱比容，單位質(zhì)量氣體所居有的體積稱為比體積，又稱質(zhì)量體積，俗稱比容。用符號(hào)V表示，單位m3/kg；反之單位體積的氣體質(zhì)量稱為氣體密度，以p表示。在表明氣體的比體積或密度時(shí)，必須注明氣體所處的狀態(tài)，因?yàn)橥粴怏w在不同的溫度或壓力下，具有不同數(shù)值的比體積和密度。氣體除了T、P、V等基本狀態(tài)參數(shù)外，比熱容，熱力學(xué)能，焓，熵等也是氣體狀態(tài)參數(shù)。2、獲得低溫的方法。獲得低溫的方法很多，通常有相

8、變制冷（熔解、升華、汽化），氣體絕熱膨脹制冷，氣體絕熱放氣制冷，渦流管制冷，半導(dǎo)體制冷，絕熱退磁制冷，氦稀釋制冷等。為使空氣液化，先要獲得低溫，工業(yè)上常用空氣通過(guò)節(jié)流閥或膨脹機(jī)的膨脹制冷獲得低溫，甚至液化。這兩種方法是以氣體膨脹為基礎(chǔ)，已應(yīng)用在氣體的分離和液化技術(shù)以及氣體制冷機(jī)中。節(jié)流膨脹效應(yīng)。 通常把高壓流體流經(jīng)管道中的小孔后壓力顯著降低的過(guò)程稱為節(jié)流，節(jié)流孔徑越小，則局部阻力越大，節(jié)流前后的壓力變化也越大，在實(shí)際工作中為了便于調(diào)節(jié)，通常用節(jié)流閥代替固定的節(jié)流孔。氣體在節(jié)流時(shí)既無(wú)能量輸出，也無(wú)能量輸入，所以氣體節(jié)流前后的能量保持不邊，即節(jié)流前后的焓值相等；這是節(jié)流過(guò)程的基本特點(diǎn)，因此，節(jié)流過(guò)

9、程可以看做近似的絕熱過(guò)程。實(shí)際氣體的焓值是溫度和壓力的函數(shù)，所以實(shí)際氣體節(jié)流后的溫度是發(fā)生變化的，這種現(xiàn)象稱作節(jié)流效應(yīng)，（焦耳-湯姆遜效應(yīng)）空氣經(jīng)過(guò)節(jié)流雖可降溫，但對(duì)外沒(méi)熱能交換，也沒(méi)有做功，因此節(jié)流過(guò)程本身并沒(méi)有產(chǎn)冷。氣體的等熵膨脹。高壓氣體等熵膨脹時(shí)向外輸出機(jī)械功，這樣消耗了大量的氣體內(nèi)能（焓值減?。?，另外，由于膨脹氣體體積增大，分子間距離增大，但是分子間沒(méi)有吸引力，為了克服分子間的吸引力又要消耗氣體分子的一些動(dòng)能，這樣氣體分子的內(nèi)能和動(dòng)能在等熵膨脹時(shí)大量消耗，從而降低了氣體溫度，所以等熵膨脹后，氣體溫度總是降低的。氣體在膨脹機(jī)中等熵膨脹，溫度下降，并輸出外功，因此工質(zhì)具有向外界吸收熱量的

10、能力，此熱量即膨脹機(jī)的制冷量。節(jié)流與等熵膨脹的比較。氣體等熵膨脹，無(wú)論從溫度效應(yīng)及制冷量來(lái)看比節(jié)流有效地多。除此之外等熵膨脹可以回收膨脹功，因此提高了循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，而在實(shí)際應(yīng)用方面，節(jié)流過(guò)程用節(jié)流閥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于調(diào)節(jié)，等熵膨脹則需要用膨脹機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且存在效率問(wèn)題，這就使等熵膨脹過(guò)程的有所減弱，節(jié)流閥可以在氣液兩相區(qū)工作，即節(jié)流閥出口可以允許有很大的帶液量；但帶液的兩相膨脹劑帶液量不能太大，因此節(jié)流和等熵膨脹的兩個(gè)過(guò)程，在空分設(shè)備中都有應(yīng)用，它們的選擇將依據(jù)具體條件而定。三、空氣過(guò)濾、預(yù)冷和凈化在應(yīng)用低溫精餾原理制氧的空分設(shè)備中，為了保證空氣在低溫區(qū)精餾分離的正常進(jìn)行，必須在常溫區(qū)對(duì)空氣進(jìn)

11、行過(guò)濾、預(yù)冷和精華等預(yù)處理。原料氣中除了塵埃外，還有水分，二氧化碳和乙炔等碳?xì)浠衔?，現(xiàn)代空分設(shè)備大多采用分子篩純化系統(tǒng)來(lái)清除這些雜質(zhì)，以提高進(jìn)入冷箱空氣的純凈度，防止水分和二氧化碳在低溫設(shè)備中凍結(jié)而影響傳熱傳質(zhì)過(guò)程的正常進(jìn)行，避免乙炔等碳?xì)浠衔镌谝貉踔蟹e聚濃縮而威脅空分設(shè)備的安全運(yùn)行，因此氣體的過(guò)濾、預(yù)冷和凈化是空分設(shè)備不可缺少的一個(gè)組成部分。1、除塵系統(tǒng)從氣體和微?；旌衔镏蟹蛛x粒子的操作稱除塵。除塵機(jī)理共有一下五種慣性撞擊布朗擴(kuò)散直接攔擋重力沉降靜電沉降。實(shí)際上過(guò)濾器捕集粒子的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，通常是一種或幾種機(jī)理同時(shí)參與除塵。在“350”空分設(shè)備中使用了慣性撞擊、布朗擴(kuò)散和直接攔擋方法去除

12、塵埃。原料空氣在濾氣室進(jìn)行粗過(guò)濾，利用濾氣海綿除去較大的塵埃和機(jī)械雜質(zhì)，再經(jīng)精細(xì)空氣過(guò)濾器進(jìn)行精過(guò)濾。二、空氣預(yù)冷系統(tǒng)在空壓機(jī)出口端設(shè)置空氣預(yù)冷系統(tǒng)，用來(lái)降低進(jìn)分子篩吸附器的空氣溫度與含水量，合理的使用空氣預(yù)冷系統(tǒng)，有利于空分設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)用在空分設(shè)備中的預(yù)冷系統(tǒng)有很多種，大體上分為氮水預(yù)冷系統(tǒng)，活塞式冷水機(jī)組，螺桿式冷水機(jī)組，氨冷機(jī)組，吸收式冷水機(jī)組和空氣預(yù)冷機(jī)組?！?50”空分設(shè)備中應(yīng)用了較為簡(jiǎn)單的空氣預(yù)冷機(jī)組（流程見(jiàn)圖1），型號(hào)為GAYL-2250/7預(yù)冷機(jī)是根據(jù)水的飽和和蒸汽壓力和溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用制冷原理強(qiáng)制冷卻壓縮空氣，使壓縮空氣中的水蒸氣在低溫下過(guò)飽和而冷凝結(jié)露，并分

13、離出水分，正常狀態(tài)下可將空氣溫度降至2-10，其基本原理可以從良方面描述：A、 壓縮空氣流程：濕熱壓縮空氣直接進(jìn)入蒸發(fā)器與制冷劑進(jìn)行熱交換，溫度降低，其中水蒸氣冷凝結(jié)成水滴，經(jīng)氣水分離器將空氣與水分離，冷凝水排出，冷干空氣由出口排出進(jìn)入純化器。B、 制冷系統(tǒng)流程：制冷劑（R22）經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后成為高溫高壓的過(guò)熱R22蒸汽，經(jīng)水冷卻器降溫，在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱氣化，制冷劑又變成低壓低溫的氣態(tài)，進(jìn)入壓縮機(jī)完成制冷循環(huán)。3、分子篩純化系統(tǒng)、分子篩吸附器的作用就是吸附清除原料空氣中的水分、乙炔和二氧化碳以及一些碳?xì)浠衔铮员ＷC空分設(shè)備的正常運(yùn)行。分子篩純化系統(tǒng)電加熱再生流程如圖2所示。被壓縮的空氣經(jīng)預(yù)冷系

14、統(tǒng)冷卻到一定溫度后，自下向上通過(guò)MS1（或MS2）分子篩吸附器時(shí)，空氣中所含的H2O、C2H2、CO2等雜質(zhì)相繼被吸附清除，凈化后的空氣進(jìn)入冷箱中的主熱交換器。吸附器成對(duì)交替使用，一只工作時(shí)，另一只再生。凈化原理及過(guò)程本流程設(shè)有兩只純化器，它們輪換使用，一只再生，另一只使用，在每只純化器吸附筒內(nèi)裝有1000kg，3-4mm球型UOP13X-APG分子篩，其分子式為Na80(A1O2)86(SIO2)106xH2O。分子篩對(duì)H2O有較大的吸附容量，同時(shí)有共吸附性能可吸附H2O、C2H2和CO2等，當(dāng)空氣通過(guò)它時(shí)，幾乎所有的H2O、C2H2和CO2均被其吸附，當(dāng)達(dá)到飽和后即不氣吸附作用，這時(shí)就需要

15、對(duì)其進(jìn)行再生，由于13X分子篩具有這樣的特性，溫度越高，吸附能力越小，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，吸附能力就變?yōu)榱?，?dāng)溫度降低后，又回復(fù)原有的吸附能力，所以再生過(guò)程，實(shí)際上就是對(duì)13X分子篩進(jìn)行加熱和冷卻的過(guò)程。 本流程中純化器使用周期設(shè)計(jì)為8小時(shí)，其再生氣采用分子餾塔出來(lái)的污氮?dú)?，加熱熱源采用三組共42KW的電爐，加熱器結(jié)構(gòu)型式為管狀電熱元件，三層筒體結(jié)構(gòu)，常溫氮?dú)庠谶M(jìn)口處首先在最外層預(yù)熱，再經(jīng)中間夾層預(yù)熱，而進(jìn)入置有管狀電熱之件筒內(nèi)被加熱，共有12支加熱管，每支3.5KW。加熱時(shí)間設(shè)定為240分鐘，加熱進(jìn)口溫度為160，冷卻時(shí)間設(shè)定為220分鐘，冷卻溫度為常溫。 從壓縮機(jī)出來(lái)的壓縮空氣在各級(jí)冷卻器中

16、除去一部分冷凝水后進(jìn)入空氣預(yù)冷機(jī)預(yù)冷再除去一部分冷凝水后從純化器下部進(jìn)入，經(jīng)13X分子篩將殘留的水分以及乙炔和CO2清除后從純化器上部出來(lái)，進(jìn)入下一階段。純化器的自動(dòng)控制本流程采用可編程控制器和氣動(dòng)蝶閥，對(duì)純化器的切換過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，它采用日本三菱公司小型可編程控制器FX2-48MR作為主單元，F(xiàn)X2-25DU-E作為顯示單元，由通訊電纜將二者有機(jī)聯(lián)系在一起，作為指揮系統(tǒng)，根據(jù)已編程序指揮氣動(dòng)蝶閥上的電磁閥得失電，從而改變動(dòng)力氣的通路，最后達(dá)到氣動(dòng)蝶閥的開(kāi)或關(guān)。根據(jù)分子篩純化器切換的工藝要求，將每8小時(shí)的一個(gè)循環(huán)分為16步，依次為1.1-1.8、2.1-2.8、每一步取上相應(yīng)的名稱，分別為1

17、.1準(zhǔn)備卸壓，1.2卸壓，1.3加熱，1.4冷卻，1.5準(zhǔn)備升壓，1.6升壓，1.7準(zhǔn)備切換，1.8切換，2.1準(zhǔn)備卸壓，2.2卸壓，2.3加熱，2.4冷卻，2.5準(zhǔn)備升壓，2.7準(zhǔn)備切換，2.8切換。系統(tǒng)一上電，程序開(kāi)始運(yùn)行，顯示版本信息，按任意鍵進(jìn)入主菜單，如不按5秒后自動(dòng)進(jìn)入主菜單，操作者開(kāi)按菜單提示操作。各切換閥門的動(dòng)作由時(shí)間程序控制器ESC1201控制。工作時(shí)的純化器空氣入口溫度約為10左右，由于吸附熱的關(guān)系，剛開(kāi)始投入工作時(shí)，出口溫度比入口溫度高約20，工作周期末，要高6。吸附劑的活化純化系統(tǒng)首次使用或該設(shè)備停車半年以上，必須對(duì)吸附劑作活化處理，活化效果如何，決定著純化系統(tǒng)開(kāi)車以后

18、的運(yùn)行狀況?；罨捎孟到y(tǒng)內(nèi)再生的方法，由于加熱氣源其介質(zhì)不同，其活動(dòng)工藝流程不同，主要分為有無(wú)干燥氮?dú)鈿庠磧煞N，活化步驟與正常再生相類似，分為加溫、吹冷兩個(gè)步驟，活化工藝參數(shù)如下：再生氣量：500m3/h加熱器功率：42KW再生氣進(jìn)口溫度：200再生氣出口溫度：130純化系統(tǒng)兩只吸附器均活化完畢后方可投入正常運(yùn)行。四、傳熱設(shè)備換熱器分類：工業(yè)上將凡是熱量由熱流體傳遞給冷流體的設(shè)備稱作熱交換器，簡(jiǎn)稱換熱器。換熱器分類有很多種方法，如按使用目的分，可分為冷卻器、加熱器、蒸發(fā)器、冷凝器等；按結(jié)構(gòu)分，可分為管殼式和板載，還可以按材料分類?？辗衷O(shè)備換熱器按工作原理可分為：間壁式、蓄熱式和混合式三類。低溫

19、換熱器的特點(diǎn)：傳熱過(guò)程多數(shù)在小溫差下進(jìn)行，傳熱溫差越小，過(guò)程的不可逆轉(zhuǎn)損失也越小。要求流動(dòng)阻力小。計(jì)算中，常用積分平均溫差來(lái)計(jì)算傳熱量。所用材料要求有良好的機(jī)械性能。常用有機(jī)鋁合金、銅合金和不銹鋼。結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量小。大多采用有效的保冷措施。換熱系統(tǒng)：換熱系統(tǒng)事實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)的主要設(shè)備，在冷箱內(nèi)的換熱設(shè)備主要包括主熱交換器、冷凝蒸發(fā)器、過(guò)冷器等，在冷箱外還有各種冷卻器，空氣預(yù)冷機(jī)等。換熱系統(tǒng)的主要作用是：將空氣冷卻到所需狀態(tài)，將返流氣體的冷涼回收，使下塔頂部的氮?dú)?、上塔底部的液氧產(chǎn)生相變，且將冷量自上塔傳遞至下塔，將下塔送往上塔的液空、液氮過(guò)冷，以便減少液體節(jié)流后的汽化率等。主熱交換器本流

20、程采用的熱交換器是鋁合金結(jié)構(gòu)的平直板翅式換熱器，它由翅片、導(dǎo)流片、封條和隔板等部分釬焊成整體，采用逆流形式換熱在相鄰的兩各班間放置翅片，導(dǎo)流片及封條，組成一個(gè)夾層稱為通道，將各夾層進(jìn)行不同的疊積或適當(dāng)?shù)呐帕校瑯?gòu)成許多平行通道，形成一組板束，配上流體出入的封頭(或稱集合器)。冷熱流體通過(guò)不同的通道。通過(guò)隔板(一次換熱)和翅片(二次換熱)進(jìn)行熱交換。本流程中的熱交換器、其熱流體通道即正流空氣通道共有兩個(gè)隔層，它們分別為壓縮空氣自純化器來(lái)去空氣節(jié)流閥(v1閥)通道；自增壓機(jī)冷卻器來(lái)去膨脹機(jī)進(jìn)氣管(V5、v6閥)通道。冷流體通道即返流氣體通道共有四個(gè)隔層，它們分別是從分餾塔出來(lái)的氮?dú)?、氧氣、污氮?dú)夂蛪?/p>

21、力氮?dú)狻?2)冷凝蒸發(fā)器冷凝蒸發(fā)器是聯(lián)系上、下塔的紐帶，是精餾塔的心臟。冷凝蒸發(fā)器用于液氧和氣氮之間進(jìn)行熱交換，它為下塔提供精餾所必須的回流液，為上塔提供精餾所必須的上升蒸汽。同其他換熱器一樣，冷凝蒸發(fā)器為板翅式換熱器。它的氣氮通道與下塔相通，工作壓力約為0.05Mpa，氣氮來(lái)自下塔上部，溫度約為-177.3，在冷凝蒸發(fā)器冷凝側(cè)放出熱量而冷凝成液氮，作為上、下塔的回流液參與精餾過(guò)程。而液氧通道與上塔相通，工作壓力約為0.0Mpa，液氧從上塔底部來(lái)，在相應(yīng)工作壓力下、液氧的溫度約為-180.1 在冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)側(cè)吸收熱量而蒸發(fā)(汽化)。一部分氧氣作為產(chǎn)品引出，大部分作為上塔的上升蒸汽參與上塔精餾

22、過(guò)程。液氧與氣氮間進(jìn)行熱交換時(shí)物態(tài)均發(fā)生變化，亦即產(chǎn)生相變傳熱，當(dāng)液氧的蒸發(fā)壓力和氣氮的冷凝壓力及濃度一定時(shí)，它們之間的溫度幾乎是不變的。冷凝器本流程中的過(guò)冷器也是板翅式逆流式換熱器，它的作用是：正常生產(chǎn)過(guò)程中回收上塔出來(lái)的氮?dú)猓兊臀鄣├淞浚瓜滤?lái)的液空、液氮過(guò)冷后節(jié)流額的氣化率減少，使上塔有更多的回流液，改善上塔精餾工況；另一方面使純氮、污氮溫度提高，縮小主熱冷端溫差。它還可起到一部分調(diào)配上、下塔冷量的作用。在啟動(dòng)階段，它還有產(chǎn)液的作用，也就是相當(dāng)于液化器。本流程中的過(guò)冷冷流體通道有兩個(gè)隔層，分別流過(guò)-193的純氮?dú)夂?191的污氮?dú)?，熱流體通道也有兩個(gè)隔層，分別流過(guò)-172的液空和

23、-177的液氮，本流程過(guò)冷器的過(guò)冷度約為7五、空氣壓縮機(jī)本流程配備的空壓機(jī)為L(zhǎng)GW-40/h空氣壓縮機(jī)，本壓縮機(jī)的氣體壓縮量在機(jī)體的字型氣缸內(nèi)由兩個(gè)平行配置，相互嚙合的陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子作反方向旋轉(zhuǎn)，使處于轉(zhuǎn)子齒槽之間的容積不斷產(chǎn)生周期性的變化來(lái)完成的。在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒槽容積擴(kuò)大時(shí)，氣體經(jīng)過(guò)適當(dāng)配置的進(jìn)氣口進(jìn)入齒槽容積，然后隨著轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，已經(jīng)充滿氣體的齒槽容積會(huì)自行封閉，由于陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子的相互填嵌，而不斷縮小容積，從而提高氣體壓力，最后經(jīng)適當(dāng)配置的排氣口，將壓縮氣體排出，實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓縮過(guò)程。主要工作部件機(jī)體：用灰鑄鐵鑄造，并經(jīng)過(guò)必要的熱處理，機(jī)體上一冷卻水套，進(jìn)、排氣口分別在機(jī)體兩側(cè)。螺桿轉(zhuǎn)子

24、：在一對(duì)嚙合的轉(zhuǎn)子中，四個(gè)齒的是陽(yáng)轉(zhuǎn)子，六個(gè)齒的是陰轉(zhuǎn)子，用碳素鋼鍛造。轉(zhuǎn)子中心鉆有通孔，工作時(shí)通冷卻液，并且均勻轉(zhuǎn)子溫度的作用。增速齒輪：增速大小齒輪均為鍛造后經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，齒面進(jìn)行滲碳淬火，再經(jīng)精密加工而成。同步齒輪：鍛造而成，該齒輪傳遞的功率僅為總功率的2左右。軸封：采用浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)，有三道浮動(dòng)碳環(huán)封氣，一道帶波紋彈簧的浮動(dòng)碳環(huán)封油，封氣與封油之間有通氣孔，由碳環(huán)來(lái)的微量泄露經(jīng)通氣孔直接進(jìn)入大氣，保證讓氣、油不相互滲漏。轉(zhuǎn)子軸封處軸表面經(jīng)表面硬化處理。軸承：增速齒輪箱中均采用滾動(dòng)軸承，選用瑞典SKF公司產(chǎn)品。平衡活塞：在二級(jí)陽(yáng)轉(zhuǎn)子的排氣軸端，設(shè)置了平衡活塞來(lái)分擔(dān)推力軸承的負(fù)荷。箱罩：主要起

25、隔音的作用，在吸入口和電機(jī)的排風(fēng)口設(shè)置消音室，在壓縮機(jī)的吸入口的消音室中設(shè)置了吸入過(guò)濾器，過(guò)濾器采用紙質(zhì)濾芯。冷卻器：一、二級(jí)均設(shè)置了冷卻器。氣體走管內(nèi)，冷卻水走管外，起著隔熱、隔靜的作用，冷卻器內(nèi)裝有水、氣分離器，氣體冷卻后產(chǎn)生的冷凝水經(jīng)分離后，由疏水閥排出。管路系統(tǒng)：A、氣路，大氣經(jīng)過(guò)消聲室進(jìn)入空氣過(guò)濾器，去除了吸入空氣中的塵埃，再經(jīng)減壓閥進(jìn)入一級(jí)壓縮機(jī)，氣體被壓縮到一定的壓力，進(jìn)入中間冷卻器，冷卻后氣體中的冷凝水經(jīng)氣水分離器凝聚后，由疏水器自動(dòng)排出，冷卻后壓力氣體則進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)再壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力的氣體經(jīng)止逆閥消音器進(jìn)入后冷卻器，經(jīng)過(guò)后冷卻器冷卻，并分離冷凝水后直接進(jìn)入空氣預(yù)冷機(jī)。氣供

26、氣溫度不高于40。在二級(jí)吸、排氣管上安裝有安全閥，壓縮機(jī)組后的接管上配有補(bǔ)償管，確保機(jī)組后的配管不對(duì)機(jī)組產(chǎn)生異常的力，為防止在機(jī)組減荷運(yùn)行時(shí)，中冷后疏水閥內(nèi)存有的冷凝水倒抽回二級(jí)壓縮機(jī)，在中冷的疏水管道上裝有逆止閥門，為降低機(jī)組噪音，在主管路上及旁通氣管上都配有消音器。B、水路系統(tǒng)：機(jī)組的總進(jìn)水管和總排水管在底盤上，總進(jìn)水管后分為二個(gè)分支，一支經(jīng)油冷卻器、二級(jí)機(jī)體、一級(jí)機(jī)體后進(jìn)入排水總管；另一支經(jīng)中間冷卻器進(jìn)入排水總管。在寒冷季節(jié)機(jī)組停機(jī)后，務(wù)必及時(shí)放盡機(jī)組中的冷卻水，在一級(jí)壓縮機(jī)下部另安裝有一放水閥門。用來(lái)排放一級(jí)壓縮機(jī)體內(nèi)的冷卻水。冬季停機(jī)切勿忘記放水。C、油路系統(tǒng)：潤(rùn)滑油從粗過(guò)濾器進(jìn)入油

27、泵壓出，經(jīng)油冷卻器和油精濾器后有一個(gè)分支通電磁閥，控制減荷閥的啟閉。及去平衡活塞平衡二級(jí)陽(yáng)轉(zhuǎn)子的軸向力。主油路則經(jīng)節(jié)流孔減壓后進(jìn)入配油管，然后分支去潤(rùn)滑冷卻軸承、增速齒輪、同步齒輪及冷卻螺桿轉(zhuǎn)子內(nèi)部，起潤(rùn)滑冷卻作用后的潤(rùn)滑油又匯集到增速齒輪箱的底部（集油箱）。油箱的加油量約150升。油泵上備有安全閥，調(diào)節(jié)安全閥的回流壓力，可以調(diào)整油壓（配油管處油壓應(yīng)在0.2-0.25Mpa范圍內(nèi)，此時(shí)節(jié)流等油冷卻處油壓約為0.5-0.6MPa）調(diào)節(jié)方法如下:旋下油泵上的蓋型螺母，并旋松調(diào)整螺母。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺絲使油壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。擰緊調(diào)整螺母，然后將蓋型螺母旋緊。D、儀控系統(tǒng)：LGW-40/h無(wú)油螺桿壓縮機(jī)的操

28、作儀控系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）、可觸摸屏（IMMI）、壓力變送器、壓差開(kāi)關(guān)、熱電偶等組成，它們和動(dòng)力開(kāi)關(guān)柜、減荷閥、電磁閥一起構(gòu)成了一套完整的壓縮機(jī)操作控制系統(tǒng)。E、供氣系統(tǒng)：本機(jī)組的供氣控制通過(guò)壓力變送器、可編程控制器（PLC），四通電磁閥、控制減荷閥的開(kāi)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)。壓力變送器將氣體轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)發(fā)送給PLC，一方面通過(guò)觸摸屏顯示排氣壓力，另一方面可將開(kāi)關(guān)訊號(hào)發(fā)送給三位四通電磁閥，即當(dāng)排氣壓力上升（或下降）到設(shè)定值時(shí)，使電磁閥電路斷開(kāi)（或閉合）控制壓力設(shè)定值上限應(yīng)不大于機(jī)組公稱壓力值+0.01Mpa，設(shè)定的下限值可根據(jù)工況要求而定，但與上限值應(yīng)有一定的差距（差值不得小于0.05MPa），一般

29、差值為0.1Mpa，差距過(guò)小會(huì)使減荷閥動(dòng)作過(guò)于頻繁，對(duì)機(jī)組不利。電磁閥電路的閉合與斷開(kāi)，可控制壓力油的流向，達(dá)到控制減荷閥開(kāi)啟或閉合的目的。減荷閥是氣量調(diào)節(jié)的直接元件。壓縮機(jī)啟動(dòng)以前，四通電磁閥是常開(kāi)的，壓力油經(jīng)電磁閥進(jìn)入減荷閥油缸右邊，使活塞、齒條桿及放空閥左移，排氣放空。同時(shí)，齒條桿帶動(dòng)齒輪使閥桿旋轉(zhuǎn)，關(guān)閉壓縮機(jī)的進(jìn)氣口（僅從間隙中進(jìn)氣），起到減荷作用。主電機(jī)啟動(dòng)15-25秒后，電磁閥電路自行閉合，壓力油從電磁閥進(jìn)入減荷閥，油缸左邊，使活塞、齒條桿、放空閥右行，關(guān)閉放空閥，同時(shí)，通過(guò)齒條桿、齒輪使進(jìn)氣閥打開(kāi)，壓縮機(jī)開(kāi)始帶負(fù)荷運(yùn)行，向外供氣。當(dāng)用氣量減少使，排氣管內(nèi)壓力上升，達(dá)到預(yù)定壓力值（

30、壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定的上限值）使，壓力表接點(diǎn)斷開(kāi)，使電磁閥電路斷開(kāi)，電磁閥動(dòng)作又使壓力油進(jìn)入減荷閥右邊，從而關(guān)閉進(jìn)氣閥與打開(kāi)放空閥，機(jī)組停止向外供氣。當(dāng)管網(wǎng)壓力下降至預(yù)定值（開(kāi)關(guān)下限值）使，又使電磁閥電路閉合，機(jī)組恢復(fù)向外供氣，達(dá)到減荷及氣量控制目的。壓縮機(jī)運(yùn)行前的檢查與準(zhǔn)備：1、檢查螺釘固定情況，檢查機(jī)組確認(rèn)無(wú)損壞零件、儀表。2、由油面視鏡確認(rèn)加油量。3、接通冷水，打開(kāi)給排水閥，關(guān)放空閥。4、接通控制電源及油泵電機(jī)電源。5、電氣檢查，包括確認(rèn)各項(xiàng)設(shè)定值。6、單獨(dú)啟動(dòng)油泵，確認(rèn)轉(zhuǎn)向，確認(rèn)各處沒(méi)有漏油，并校接油泵出口處及儀控箱上壓力表油壓。7、接通主電機(jī)電源，判斷檢查電機(jī)轉(zhuǎn)向，試運(yùn)行后檢查聯(lián)軸器安裝螺栓

31、是否松動(dòng)。壓縮機(jī)的常運(yùn)行及保養(yǎng)：1、確認(rèn)機(jī)組各部分正常完好，機(jī)組符合待機(jī)（備機(jī)）狀態(tài)下，方可啟動(dòng)機(jī)組。2、運(yùn)行過(guò)程中定時(shí)巡檢，記錄運(yùn)行情況。3、檢查中除檢測(cè)、記錄各運(yùn)行參數(shù)外，還應(yīng)檢查:潤(rùn)滑油量、疏水閥工作情況。發(fā)現(xiàn)異常須及時(shí)檢修或更換。4、在運(yùn)行中熟悉機(jī)組聲音、震動(dòng)情況，根據(jù)聲音、震動(dòng)及長(zhǎng)期運(yùn)行記錄，掌握機(jī)器性能。5、機(jī)組不宜長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)不用，至少每周啟動(dòng)運(yùn)行10-20分鐘，備用機(jī)組每二周正式投入運(yùn)行一次。6、電氣、儀表須制定專人負(fù)責(zé)，做好日常維護(hù)保養(yǎng)工作。7、定時(shí)檢修。六、透平膨脹機(jī)絕熱等熵膨脹是獲得低溫的重要途徑之一，也是對(duì)外做功的一個(gè)重要熱力過(guò)程而作為用來(lái)使氣體膨脹輸出做功以產(chǎn)生冷量的氣

32、體膨脹機(jī)，則是能夠?qū)崿F(xiàn)接近絕熱等熵膨脹過(guò)程的一種有效機(jī)械。透平膨脹機(jī)具有占地面積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣流無(wú)脈動(dòng)、振動(dòng)小、無(wú)機(jī)械磨損件、連續(xù)工作周期長(zhǎng)、操作維護(hù)方便、工質(zhì)不污染、調(diào)節(jié)性能好和效率高等特點(diǎn)。低溫精餾裝置冷量損失及時(shí)補(bǔ)充，產(chǎn)品產(chǎn)量的有效調(diào)節(jié)等，都使得為其提供充足冷量的膨脹機(jī)顯得尤為重要，可以說(shuō)，它是空分設(shè)備的心臟部件之一。透平膨脹機(jī)是利用工質(zhì)在流道中流動(dòng)時(shí)速度的變化來(lái)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，也稱為速度型膨脹機(jī)。工質(zhì)在透平膨脹機(jī)的通流部分中膨脹獲得動(dòng)能，并由工作能端輸出外功，因而降低膨脹機(jī)出口工質(zhì)的內(nèi)能和速度。根據(jù)透平膨脹機(jī)所使用軸承的不同可分為油軸承透平膨脹機(jī)、氣體軸承透平膨脹機(jī)和磁軸承透平膨脹機(jī)。

33、本流程采用了TPZ-5靜壓氣體軸承透平膨脹機(jī)，它由膨脹機(jī)通流部分、制動(dòng)器及機(jī)體三部分組成，主要由蝸殼、導(dǎo)流器(或噴嘴)、葉輪、擴(kuò)壓器、轉(zhuǎn)軸、軸承等組成。軸承的另一端裝有增壓機(jī)葉輪，用來(lái)消耗膨脹機(jī)在產(chǎn)冷過(guò)程中向外輸出的能量。膨脹工質(zhì)由進(jìn)氣管進(jìn)入蝸殼，被均勻的分配進(jìn)入噴嘴，經(jīng)過(guò)噴嘴膨脹，降低了壓力和溫度后進(jìn)入工作輪，在工作輪中工質(zhì)進(jìn)一步膨脹做功，然后經(jīng)由擴(kuò)壓器排入膨脹機(jī)的出口管道，而膨脹功則由工作輪相連的主軸向外輸出，如輸出的能量較小，可用風(fēng)機(jī)或油制動(dòng)器來(lái)平衡能量，以使透平膨脹機(jī)有一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行條件。透平膨脹機(jī)的制冷量取決于膨脹空氣量和膨脹比，膨脹量越大，制冷量越大，而當(dāng)膨脹量大使，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速高。

34、本流程TPZ-5膨脹機(jī)制冷量約占總制冷量的85。透平膨脹機(jī)的運(yùn)行、維護(hù)和故障處理：開(kāi)車前準(zhǔn)備：1、檢查是否一異物進(jìn)入透平機(jī)組，可盤車。2、氣體軸承供氣量是否正確。3、膨脹機(jī)和增壓機(jī)各進(jìn)口管中的過(guò)濾器是否完好。4、各儀、電控制線路與裝置是否正確聯(lián)接。5、各閥門是否在正確的“開(kāi)”或“關(guān)”位置上。6、密封氣連接是否正確。7、檢查緊急切斷閥工作的正確性（應(yīng)能在2秒內(nèi)快速關(guān)閉）。TPZ-5膨脹機(jī)的啟動(dòng)：1、啟動(dòng)前應(yīng)檢查的內(nèi)容有：關(guān)加溫閥、緊急切斷閥、進(jìn)出口閥、全開(kāi)增壓機(jī)回流。2、接通氣體軸承供氣，并調(diào)整到0.55-0.65MPa范圍內(nèi)。3、接通密封氣、工藝氣供應(yīng)。4、接通儀電控電源。5、開(kāi)膨脹機(jī)出口閥。

35、6、開(kāi)膨脹機(jī)緊急切斷閥。7、緩慢打開(kāi)進(jìn)氣閥，使膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，在上升過(guò)程中應(yīng)密切注意運(yùn)轉(zhuǎn)情況（運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，靜音是否正常）。8、啟動(dòng)期間隨著進(jìn)氣溫度的下降，轉(zhuǎn)速也會(huì)下降，所以要經(jīng)常開(kāi)大膨脹機(jī)進(jìn)氣閥和關(guān)小增壓機(jī)回流閥來(lái)調(diào)整，直到達(dá)預(yù)定工況。9、啟動(dòng)期間要隨時(shí)檢查間隙壓力及整機(jī)運(yùn)行情況是否正常。10、啟動(dòng)期間，短暫打開(kāi)機(jī)器和儀表管線的吹除閥，然后關(guān)緊。11、當(dāng)兩臺(tái)膨脹機(jī)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，一定要注意運(yùn)轉(zhuǎn)的同步性。運(yùn)行中的檢查：1、每小時(shí)檢查膨脹機(jī)進(jìn)出口溫度，增壓機(jī)出口溫度。2、檢查膨脹機(jī)進(jìn)出口壓力與間隙壓力，增壓機(jī)進(jìn)出口壓力。3、軸承氣壓力、密封氣壓力、4、關(guān)注所有管道的嚴(yán)密性。5、開(kāi)機(jī)前、停機(jī)后檢查

36、緊急切斷閥，查看開(kāi)啟是否自如，2秒內(nèi)應(yīng)迅速關(guān)閉，同時(shí)回流閥應(yīng)自動(dòng)全開(kāi)。6、應(yīng)特別關(guān)注間隙壓力，間隙壓力與出口壓力之間的壓差與止推軸承與的負(fù)荷有直接關(guān)系。膨脹機(jī)停車：1、全開(kāi)增壓機(jī)回流閥。2、關(guān)閉緊急切斷閥。3、關(guān)膨脹機(jī)進(jìn)口閥。4、關(guān)膨脹機(jī)出口閥。停車后處理：1、如臨時(shí)停車，應(yīng)保持密封氣、軸承氣供應(yīng)，保持儀電系統(tǒng)為工作狀態(tài)，準(zhǔn)備重新啟動(dòng)。2、如長(zhǎng)期停車，要求對(duì)膨脹機(jī)進(jìn)行加溫解凍，操作如下： 保持密封氣、軸承氣，保持儀電系統(tǒng)工作狀態(tài)開(kāi)緊急切斷閥開(kāi)膨脹機(jī)上所有吹除閥檢查膨脹機(jī)進(jìn)出口閥是否關(guān)嚴(yán)開(kāi)膨脹機(jī)加溫出口閥緩慢開(kāi)加溫氣體閥，以轉(zhuǎn)速不超過(guò)5000r/min為宜，且加溫氣體溫度不高于60，當(dāng)加熱出口和

37、進(jìn)口溫度大致一樣時(shí)，加溫結(jié)束，加溫露點(diǎn)應(yīng)低于-40。關(guān)各吹除閥。停加溫，關(guān)加溫進(jìn)、出口閥關(guān)緊急切斷閥。待膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速降至零時(shí)（緊急切斷閥關(guān)閉后約5分鐘），方可停止軸承氣供給。切斷密封氣。應(yīng)注意的事膨脹機(jī)的進(jìn)、出口閥必須關(guān)嚴(yán)，使得加溫后透平膨脹機(jī)在長(zhǎng)期停車間避免因冷氣漏入而使軸承在下次開(kāi)車時(shí)產(chǎn)生過(guò)冷，還要注意的事一定要先開(kāi)緊急切斷閥后，方可通入加溫氣體，以免損壞機(jī)器。七、空氣分離原理及精餾塔氣體分離方法大體上有以下幾種：1、精餾：先將氣體混合物冷凝為液體，然后在按各組分蒸發(fā)溫度的不同，將它們分離，精餾方法使用于被分離組成沸點(diǎn)相近的場(chǎng)合，如氧和氮的分離。2、分凝：它是利用各組分沸點(diǎn)的差異進(jìn)行氣體分離

38、，氮和精餾不同的事不需要將全部組分冷凝。3、吸收法：用一種液態(tài)的吸附劑在適當(dāng)?shù)臏囟取毫ο挛綒怏w混合物中的某些組分，以達(dá)到氣體分離的目的，可以分為物理吸收和化學(xué)吸收。4、吸附法：用多孔性固件吸附劑處理氣體混合物，使其中所含的一種或數(shù)種組分被吸附于固體表面，以達(dá)到氣體分離的目的。5、落膜滲透法：利用高分子聚合物落膜的滲透選擇性從氣體混合物中將某種組分分離出來(lái)的一種方法。這種方法分離不發(fā)生相變，不需要低溫，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便?？諝夥蛛x目前主要采用低溫精餾分離法，原因是該法不僅生產(chǎn)成本低，技術(shù)成熟，而且適合大規(guī)模生產(chǎn)。從原理上講，深冷法分離空氣可分為兩個(gè)步驟，即先把空氣液化，然后利用空氣的組分具有

39、不同的揮發(fā)性，即在同一溫度下各組分的蒸汽壓力不同，將液態(tài)同時(shí)并多次進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝使之分離。概括的說(shuō)：所謂精餾就是把液體混合物同時(shí)并多次的運(yùn)用部分汽化和部分冷凝的過(guò)程，使低沸點(diǎn)組分（氮）不斷的從液相蒸發(fā)到氣相中去，同時(shí)使高沸點(diǎn)組分（氧）不斷的從氣相冷凝到液相中，最后實(shí)現(xiàn)兩組分的分離。精餾過(guò)程的特點(diǎn)：蒸汽不斷上升，液體不斷下流，使處于平衡的兩相物分開(kāi)，被分開(kāi)的兩相物又與不平衡的物流接觸，進(jìn)行熱、質(zhì)交換，再達(dá)到新的平衡。如此循環(huán)，氣液相濃度發(fā)生變化 下部進(jìn)料的飽和空氣溫度最高，起加熱作用，頂部進(jìn)入的飽和液體溫度最低，起冷卻作用，氣液相需連續(xù)進(jìn)料，只有這樣才能保證熱質(zhì)交換過(guò)程連續(xù)的、穩(wěn)定的進(jìn)行，同時(shí)不

40、斷的獲得產(chǎn)品。精餾設(shè)備精餾過(guò)程一般是通過(guò)專門的設(shè)備即精餾塔（又稱空分塔）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本流程所用的精餾塔為篩板塔，該塔為一直立的圓柱形筒，其中設(shè)置許多水平放置的篩板，篩板上布滿直徑為0.7-1.3mm的小孔，孔間距為2.1-3.25mm。液體由上一塊塔板經(jīng)溢流斗流到下塊塔板，蒸汽通過(guò)小孔由下往上流動(dòng)時(shí)與篩板上的液體相遇發(fā)生熱、質(zhì)交換，在兩塊塔板之間的空間產(chǎn)生鼓泡、泡沫、霧沫（濺沫）達(dá)到氣液充分而出，在霧沫層上空（又稱分離空間）氣、液分離。篩板的主要作用：A、使不平衡的蒸汽與液體在板上進(jìn)行熱質(zhì)交換，并趨于平衡。 B、使趨于平衡的蒸汽繼續(xù)上升，液體繼續(xù)下流，即把趨于平衡的兩相物分開(kāi)，然后在相鄰的板上再

41、進(jìn)行新的接觸。 雙級(jí)精餾塔主要有三部分組成：A、下塔又叫中壓塔，工作壓力一般為0.5-0.6 MPa (絕壓)。在下塔原料空氣初步分離，獲得純液氮和富氧液空。B、上塔又叫低壓塔，工作壓力一般為0.12-0.14 Mpa（絕壓），以富氧液空為原料進(jìn)行分離，取得高純度氧和氮產(chǎn)品。C、冷凝蒸發(fā)器（主冷），介于上、下塔之間，上塔通過(guò)主冷從下塔取得熱量，使液氧蒸發(fā)。下塔通過(guò)主冷，從上塔取得冷量，使但其冷凝?？諝獾木s過(guò)程本流程從純化器來(lái)的常溫干燥空氣經(jīng)熱交換器冷卻或接近飽和狀態(tài)，然后經(jīng)V1閥以下塔的工作壓力進(jìn)入下塔釜，空氣在下塔自下向上經(jīng)過(guò)每塊塔板參與精餾，在下塔頂?shù)玫郊兌葹?9.999的氮?dú)狻５獨(dú)庠谥?/p>

42、冷中全部被冷凝，一部分作為下塔的回流液經(jīng)過(guò)V1閥回到下塔，自上而下沿塔板下流，與氣體進(jìn)行熱質(zhì)交換，最后在塔釜中得到含氧量40左右的富氧液空。另一部分液氮經(jīng)V1閥節(jié)流降壓后，送入上塔頂部作為上塔回流液。下塔釜中的液空，經(jīng)V1閥節(jié)流降壓后送入上塔中部，節(jié)流后液空中的氧純度約為41以上，與其平衡的氣相中氧濃度為16，液空進(jìn)料口以上的上塔部分，主要用來(lái)氧、氮分離，稱精餾段或濃縮段。液空從上塔中部進(jìn)料后，沿踏板逐塊下流，與上升蒸汽在塔板上進(jìn)行熱質(zhì)交換，這樣可在上塔底得到純度為99.6的液氧。液氧在主冷中蒸發(fā)后，部分作為產(chǎn)品引出，另一部分作為上升蒸汽參與精餾。在上升中氮濃度不管提高，在上塔頂部得到99.9

43、9的氮?dú)猓嚎者M(jìn)料口以下的這部分上塔，主要?dú)庵酢宸蛛x作用，通常稱提餾段或蒸餾段。為提高氧的提取率，本流程中將膨脹后部分空氣引入上塔中部參與精餾，其引入量要視膨脹過(guò)熱度而定，一般為300m3/h左右。6、產(chǎn)品輸送系統(tǒng)氧氣的輸送從分餾塔出來(lái)的氧氣，如是氧化需用低壓氧壓機(jī)（ZW-6/8）直接接在氧氣送出管上，將壓力升至0.3 Mpa左右后，送有機(jī)供乙醛氧化，如是充瓶用氧，則氧氣送入高壓氧壓機(jī)將壓力升至14 Mpa左右，送至充瓶臺(tái)充瓶，多余的氧氣通過(guò)管道送入50m3低壓濕式氣柜（氧浮柜或稱氧氣鐘罩）。氣柜貯壓4Kpa，依靠鐘罩位置的升降，改變貯氣容積，當(dāng)貯存滿50m3后多余的氣體通過(guò)放空管自動(dòng)排放

44、。氮?dú)獾妮斔蛷姆逐s塔出來(lái)的氮?dú)?，送至氮?dú)鈮嚎s機(jī)加壓，壓縮至0.65 Mpa左右，通過(guò)產(chǎn)品分配閥門調(diào)壓后，送給不同的用戶，多余的壓縮氮?dú)獬淙?00m3中壓球型罐，或1000m3中壓球型罐。從塔內(nèi)出來(lái)多余的氮?dú)庥奢敋夤芩椭?00m3低壓濕式氣柜。八、空分設(shè)備流程空分設(shè)備是一個(gè)大型的復(fù)雜系統(tǒng)，主要由以下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：1、動(dòng)力系統(tǒng)：主要指原料空氣壓縮機(jī)。將空氣經(jīng)低溫分離得到氧、氮等產(chǎn)品，從本質(zhì)上說(shuō)是通過(guò)能量轉(zhuǎn)換來(lái)完成的。而裝置的能量主要是由原料空氣壓縮機(jī)輸入的。2、凈化系統(tǒng)：由空氣預(yù)冷系統(tǒng)和分子篩純化系統(tǒng)組成，經(jīng)壓縮后的原料空氣溫度較高，含濕量較大，空氣預(yù)冷系統(tǒng)通過(guò)換熱降低空氣濕度，除去一部分水分雜

45、質(zhì)。分子篩純化系統(tǒng)則進(jìn)一步除去空氣中的水分、二氧化碳、乙炔等對(duì)空分設(shè)備運(yùn)行有害的物質(zhì)。3、制冷系統(tǒng)：通過(guò)空氣膨脹機(jī)制冷。整個(gè)空分設(shè)備的制冷嚴(yán)格遵循經(jīng)典的制冷循環(huán)。4、熱交換系統(tǒng)：空分設(shè)備的熱平衡是通過(guò)制冷系統(tǒng)和熱交換系統(tǒng)來(lái)完成的。5、精餾系統(tǒng)：空分設(shè)備的核心，是實(shí)現(xiàn)低溫分離的主要設(shè)備，通常采用高、低壓兩級(jí)精餾方式。主要由低壓塔、中壓塔和冷凝蒸發(fā)器組成。6、產(chǎn)品輸送系統(tǒng)：空分產(chǎn)品氧、氮要有一定的壓力才能滿足后續(xù)系統(tǒng)的使用。主要由各種不同規(guī)格的氧氣、氮?dú)鈮嚎s機(jī)等組成。7、液體貯存系統(tǒng)：空分設(shè)備能生產(chǎn)一定的液氧和液氮產(chǎn)品，進(jìn)入液體貯藏系統(tǒng)，以備需要時(shí)使用。主要由各種不同規(guī)格的貯槽、低溫液體泵和汽化器

46、組成。8、控制系統(tǒng)：現(xiàn)大中型空分設(shè)備都采用計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制?？辗衷O(shè)備從液化循環(huán)上可分為一次節(jié)流循環(huán)（簡(jiǎn)稱林德循環(huán)）;等焓膨脹和等熵膨脹的組合循環(huán)（簡(jiǎn)稱克勞特循環(huán)）；帶高壓膨脹機(jī)的氣體液化循環(huán)（海蘭德循環(huán)）；透平膨脹機(jī)的低壓液化循環(huán)（卡皮查循環(huán)）?？辗衷O(shè)備從流程形式又分為六代：第一代為鋁帶式蓄冷器；第二代為石頭蓄冷器；第三代為切換式板翅式換熱器；第四代為切換式、板翅式，常溫分子篩吸附；第五代為常溫分子篩吸附，增壓透平膨脹機(jī)；第六代為填料上塔，全精餾無(wú)氫制氬。在六代空分設(shè)備中由分為內(nèi)壓縮和外壓縮流程。九、控制技術(shù)空分儀控系統(tǒng)的構(gòu)成 空分設(shè)備儀控系統(tǒng)的儀表有：檢測(cè)儀表、顯示儀表、控

47、制儀表和執(zhí)行器四大類。控制系統(tǒng)通常由現(xiàn)場(chǎng)儀表、機(jī)旁柜（含二次儀表），分析儀柜、配電柜、UPS、PCS（或PLC+IPC+FCS）及ESD構(gòu)成。 常用儀表字母代號(hào)說(shuō)明： P 壓力 T 溫度 F 流量 A 分析PLC 可編程控制器 IPC 工業(yè)控制機(jī)GO 閥開(kāi)GC 閥關(guān)E 元件I 指示A 報(bào)警S 聯(lián)鎖R 記錄T 變送元單元ESC 時(shí)間程序控制器IAS 指示報(bào)警聯(lián)鎖AL 低限報(bào)警SL 超限聯(lián)鎖DCS 分散型控制系統(tǒng)FCS 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)1、檢測(cè)儀表：利用檢測(cè)儀表去查明某一時(shí)刻物理量大小，檢測(cè)或變送出該物理量的瞬時(shí)連續(xù)變化值，這個(gè)數(shù)值稱為測(cè)量值。測(cè)量值分為直接測(cè)量和間接測(cè)量?jī)煞N方式。直接與被測(cè)介質(zhì)接

48、觸的測(cè)量叫直接測(cè)量。進(jìn)行直接測(cè)量的儀表有變送器、鉑電阻和分析儀等。反之為間接測(cè)量。進(jìn)行間接測(cè)量的儀表有轉(zhuǎn)速探頭、振動(dòng)和位移探頭等。直接測(cè)量一般利用電磁感應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。2、在空分設(shè)備中，主要檢測(cè)的過(guò)程變量有：流量、壓力、溫度、壓差、液位、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)位移及氣體組分。流量測(cè)量?jī)x表：主要采用的測(cè)量元件有*、低溫液體流量計(jì)、電磁流量計(jì)、玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。壓力測(cè)量?jī)x表：主要用于壓力變送器、彈簧管壓力表和壓力控制器等。物位及阻力測(cè)量?jī)x表：主要采用元件為法蘭液位變送器、壓差變送器、翻板液位計(jì)和浮球控制器等。溫度測(cè)量?jī)x表：主要采用的元件有鉑電阻、溫度變送器和雙金屬溫度計(jì)等。轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表：采用了

49、磁電轉(zhuǎn)速測(cè)量。振動(dòng)位移測(cè)量?jī)x表：采用渦電流位感器。氣體分析儀表：主要有CO2含量分析儀、含水分析儀、微量氧分析儀，氬含量分析儀、碳?xì)浠衔锓治鰞x、氬純度色譜儀等。顯示儀表：把檢測(cè)儀表傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)輸入主顯示儀表，通過(guò)數(shù)字、光柱或指針指示，以工程單位的方式顯示過(guò)程的測(cè)量值?？辗衷O(shè)備上用到的顯示儀表主要有數(shù)字顯示儀，監(jiān)控器兩類。數(shù)字顯示儀在空分設(shè)備上主要用于溫度及轉(zhuǎn)速的二次顯示。由于溫度數(shù)顯儀相對(duì)穩(wěn)定性和可靠性不高，在空分設(shè)備儀控系統(tǒng)中主要用于機(jī)旁顯示，其信號(hào)不參與任何控制及聯(lián)鎖?？刂苾x表：對(duì)過(guò)程檢測(cè)的被控參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算以后，輸出控制值去控制執(zhí)行器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程操縱量的調(diào)節(jié)。在以前的設(shè)備中，通常用

50、規(guī)模擬儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，現(xiàn)在常用DCS或PLC來(lái)完成PID控制、邏輯運(yùn)算和順序控制等功能，具有顯示和控制儀表的雙重功能。執(zhí)行器：空分設(shè)備最常用的終端控制元件是控制閥，還有如壓縮機(jī)導(dǎo)葉、膨脹機(jī)噴嘴等。十、空分設(shè)備操作1、空壓機(jī)的操作啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作a、確認(rèn)濾氣室粗空濾打開(kāi)。b、接通冷卻水進(jìn)出水，待水壓升至0.2(0.12 Mpa)以上。c、確認(rèn)放空閥打開(kāi)。d、檢查油面在2/3以上或max與min之間。e、若長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后啟動(dòng)，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器數(shù)轉(zhuǎn)。f、檢查各疏水閥是否打開(kāi)。g、初次啟動(dòng)或電機(jī)檢修后啟動(dòng)，還應(yīng)確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)向。h、確認(rèn)儀控箱內(nèi)控制點(diǎn)正確。i、確認(rèn)緊急停機(jī)旋鈕位置正確。j、接通高、低壓電源。

51、壓縮機(jī)啟動(dòng)a、確認(rèn)機(jī)組處于待機(jī)狀態(tài)后，按啟動(dòng)按鈕（或按下觸摸屏上的啟動(dòng)按鈕1S以上）。油泵啟動(dòng)，通風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)。b、油泵運(yùn)行約15S左右后，主電機(jī)啟動(dòng)，壓縮機(jī)進(jìn)入卸載運(yùn)行狀態(tài)。c、約30S后，機(jī)組減荷閥自動(dòng)打開(kāi)，機(jī)組進(jìn)入加載狀態(tài)，向外供氣。壓縮機(jī)的切換a、正確啟動(dòng)（或啟用）備用壓縮機(jī)。b、備用壓縮機(jī)升至供氣壓力，并保持平衡。c、開(kāi)備V1001閥同時(shí)關(guān)V1001閥開(kāi)V1002閥。d、開(kāi)、關(guān)各閥門時(shí)協(xié)調(diào)一致，避免壓力產(chǎn)生大的波動(dòng)。螺桿式壓縮機(jī)的常見(jiàn)故障及處理：故障現(xiàn)象可能原因措施1、油泵不能啟動(dòng)a、冷卻水未通或水壓低a、增大水壓b、電機(jī)或電氣故障b、檢查電機(jī)電氣c、未復(fù)位c、復(fù)位2、主電機(jī)不能啟動(dòng)a、

52、設(shè)定在油泵檢測(cè)狀態(tài)a、正常b、油壓高或低b、調(diào)整油壓c、間隔時(shí)間內(nèi)c、等待20分鐘d、電氣故障d、檢查電氣線路3、油壓過(guò)低a、油面太低a、加油b、油濾堵b、清洗或更換油濾c、溢流閥開(kāi)得過(guò)大c、檢查調(diào)整溢流閥d、油泵或儀表故障d、檢查油泵、儀表4、一、二級(jí)排溫高a、冷卻水量不足a、增大水量b、冷卻水溫高b、降低水溫c、空濾堵c、清洗或更換空濾d、二級(jí)吸溫高d、降低二級(jí)吸溫5、二級(jí)吸溫高a、冷卻水問(wèn)題a、解決冷卻水問(wèn)題b、中間冷卻器臟b、清洗中冷6、二級(jí)吸壓低a、空濾堵a、清洗或更換b、一至二級(jí)間管道漏b、排除漏點(diǎn)c、一級(jí)疏水閥漏c、檢修或更換油缸密封圈d、減荷閥未全開(kāi)旁通放空未關(guān)嚴(yán)d、調(diào)整相應(yīng)的

53、閥門7、運(yùn)行時(shí)冷凝水未從疏水閥排出a、排放管堵或安裝不當(dāng)a、修理b、疏水閥故障b、清洗修理或更換c、環(huán)境濕度低d、冷卻器效果差d、清洗冷卻器2、GAYL-2250/7空氣預(yù)冷機(jī)的操作開(kāi)機(jī)前的檢查：a、檢查冷卻水是否正常。b、檢查儀表板及控制板上所有指示是否在正常范圍內(nèi)。開(kāi)機(jī)a、開(kāi)主電源空氣開(kāi)關(guān)b、按下啟動(dòng)按鈕，壓縮機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)。c、機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)3分鐘后，開(kāi)空氣出口閥，開(kāi)空氣進(jìn)口閥。d、檢查自動(dòng)（或手動(dòng)）排水系統(tǒng)狀況是否正常。停機(jī)a、按停止按鈕。b、當(dāng)機(jī)組遇有異常情況(如蒸發(fā)器堵等)時(shí)，需緊急停車。c、當(dāng)機(jī)組因故障跳脫時(shí)，屬非正常停機(jī)，此時(shí)，應(yīng)先排除故障，才能再開(kāi)機(jī)。預(yù)冷機(jī)常見(jiàn)故障及處理：故障現(xiàn)象可

54、能原因措施1、空氣壓降大a、空氣處理量過(guò)大a、減少空氣流量b、蒸發(fā)器內(nèi)凍結(jié)b、檢查壓力開(kāi)關(guān)、旁通閥、熱氣旁通閥2、冷媒高壓高a、入口溫度高a、調(diào)整膨脹閥等b、露點(diǎn)溫度高b、降低入口空氣溫度c、冷卻水量小c、加大水量3、冷媒低壓高a、冷卻水溫高或量小a、調(diào)整冷卻水b、入口空氣溫度高b、降低進(jìn)氣溫度c、膨脹閥或熱氣閥故障c、檢修或更換閥門d、冷凝器結(jié)垢d、清洗冷凝器e、空氣處理量大e、減少加工空氣量4、冷媒低壓低a、入水口溫低a、b、水量大b、減小水量c、膨脹閥或熱氣閥故障c、調(diào)整或檢修閥門d、冷凝器漏d、補(bǔ)漏e、制冷劑堵塞e、換干燥機(jī)3、純化器系統(tǒng)的啟動(dòng)運(yùn)行操作：接通備用儀用氣。接通程序程序控制器。選擇工作筒號(hào)，并將程序調(diào)至目的步后，按F4鍵。確認(rèn)各閥門狀態(tài)。純化系統(tǒng)的切換工作是由時(shí)間程序控制器ESC1201自動(dòng)控制執(zhí)行的。4、透平膨脹機(jī)的啟動(dòng)操作啟動(dòng)前的準(zhǔn)備：a、接通儀表氣、軸承氣、密封氣并調(diào)整至規(guī)定值。b、接通增壓機(jī)冷卻器冷卻水。c、檢查轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)動(dòng)，加熱以及其他相關(guān)閥門是否關(guān)閉。d、檢查回流閥工作情況。e、檢查緊急切斷閥是否靈敏。f、轉(zhuǎn)速儀接至ON