北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部 北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部1頁10頁空分工藝及掌握介紹一、空分工藝簡介空分設(shè)備，顧名思義，就是將空氣分別的裝置。其主體設(shè)備有：空壓機(jī)、空冷塔、水冷塔、分子篩吸附器、分餾塔〔膨脹機(jī)、增壓機(jī)、換熱器、主塔、氬塔〕空壓機(jī)：壓縮空氣?？绽渌豪鋮s水、冷凍水兩級制冷，使壓縮空氣冷卻。水冷塔：為空冷塔供給冷凍水。分子篩：凈化空氣，除去空氣中的乙炔、碳?xì)浠衔?、CO等2膨脹機(jī)、增壓機(jī)：制冷。分餾塔：使氧、氮、氬、液空分別。氧壓機(jī)：將產(chǎn)品氧氣壓縮成高壓氧。氮壓機(jī)：將產(chǎn)品氮氣壓縮成高壓氮。按工藝可把一套空分流程分為空壓機(jī)系統(tǒng)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、膨脹機(jī)系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、氬系統(tǒng)、氧壓機(jī)系統(tǒng)、氮壓機(jī)系統(tǒng)和調(diào)壓系統(tǒng)這幾局部〔其中氬系統(tǒng)、氧壓機(jī)、氮壓機(jī)和調(diào)壓系統(tǒng)依據(jù)行業(yè)和需求不同而有所取舍。另外，袋式過濾器、液氧貯存有時也作為單獨的流程圖畫面來監(jiān)控〕。其流程示意圖〔主線〕如下：過濾壓縮冷卻凈化分餾空氣空壓機(jī)預(yù)冷系統(tǒng)純化系統(tǒng)分餾塔系統(tǒng)氮氣氮壓機(jī)高壓氮氧氣氧壓機(jī)高壓氧氬氣原料空氣由吸入塔吸入，經(jīng)濾清器去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)，在空壓機(jī)中被壓縮至0.55Mpa、100℃左右，壓縮空氣經(jīng)空冷塔洗滌冷卻至8～10℃，然后進(jìn)入自動切換使用的分子篩吸附器，以去除 H2

O、CO和2CH，出分子篩的空氣經(jīng)過濾器除去分子篩粉塵后分成三路：2 2一路進(jìn)入分餾塔中，空氣經(jīng)過主換熱器與返流氣體換熱，被冷卻至液化溫度〔－173℃〕并有少量氣體液化，這些氣液混合物一起進(jìn)入主塔的下塔。另一路空氣作為膨脹氣體，經(jīng)增壓機(jī)增壓并經(jīng)冷卻器冷卻后也進(jìn)入主換熱器與返流氣體換熱。這局部空氣被冷卻后從主換熱器中部抽出去膨脹機(jī)，膨脹后的空氣進(jìn)入熱虹吸蒸發(fā)器，在熱虹吸蒸發(fā)器內(nèi)被從主冷引出經(jīng)循環(huán)吸附器吸附的液氧冷卻至液化溫度，進(jìn)入上塔中部，局部液氧復(fù)熱汽化后夾帶液氧返回主冷，形成液氧自循環(huán)，進(jìn)一步除去液氧中的碳?xì)浠衔?。第三局部少量空氣去儀表空氣系統(tǒng)，作為儀表氣。在下塔，空氣被初步分別成氮和富氧液空，在塔頂獲得99.99%N 的2氣氮，進(jìn)入主冷與液氧換熱冷凝成液氮，局部液氮回下塔作為下塔的回流液，另一局部液氮，經(jīng)過冷器過冷后分成兩股，絕大局部節(jié)流后進(jìn)入上塔頂部，作為回流液，少量去精氬塔頂冷凝器作為冷源。從下塔頂部抽出局部氮氣，去精氬塔底部蒸發(fā)器作為熱源，被蒸發(fā)的精氬所冷凝，該液氮被節(jié)流后返回上塔頂部。下塔釜液36%O2

的液空，經(jīng)過冷器過冷，大局部經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入上塔中部參與精餾，小局部節(jié)流后進(jìn)入粗氬塔冷凝器作為冷源，被粗氬冷凝時所加熱而蒸發(fā)，蒸發(fā)的液空蒸氣進(jìn)入上塔中部參與精餾，為保證粗氬塔冷凝器的傳熱溫差，少量液空由冷凝器排出，也進(jìn)入上塔中部參與精餾。以不同狀態(tài)的三股流體進(jìn)入上塔經(jīng)再分別后，在上塔頂部得到純度99.99%N2

的氮氣，經(jīng)過冷器，主換熱器復(fù)熱后出分餾塔。上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮氣加熱而蒸發(fā)，其中純度為99.6%O2

的氧氣，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后出分餾塔，其余局部作為上升蒸氣參與精餾，在上塔上部有污氮抽出，仍經(jīng)主換熱器復(fù)熱，引出分餾塔。從上塔中下部抽出含氬8～12%的氬餾分送入兩級粗氬塔精餾，在I99.5%Ar的工藝氬氣。其中大局部被冷凝器另一側(cè)的液空所冷凝作為粗氬塔的回流液，粗氬塔底部的餾分液體導(dǎo)出后再進(jìn)入上塔中下部參與精餾。另外，從主冷引出肯定量的液氧到液氧噴射蒸發(fā)器排放，以稀釋主冷碳?xì)浠衔餄舛?，進(jìn)一步保證主冷安全。從粗氬塔來的工藝氬在氬液化器中，被富氧液空冷凝成液體后，送99.999%Ar的液體氬，這些液體氬一局部被導(dǎo)至液氬計量槽，再定期向液氬貯槽充灌；另一局部被下塔來的氮氣加熱而蒸發(fā)，成為上升蒸氣參與精餾。在塔的頂部，蒸氣被冷凝器中的液氮所冷凝，成為回流液參與精餾。蒸氣中的氮氣等不凝氣排出分餾塔。同時，冷凝器中的液氧被塔中的蒸氣加熱而蒸發(fā)，蒸發(fā)的氮氣和污氮一起復(fù)熱后引出分餾塔。從分餾塔出來的污氮，一局部去純化系統(tǒng)，再生分子篩，其余去水冷塔升溫，增濕后放空。合格的氮氣出分餾塔后，經(jīng)氮壓機(jī)壓縮后供用戶使用。合格的氧氣出分餾塔后，經(jīng)氧壓機(jī)壓縮后供用戶使用。二、空分掌握方案簡介目前國內(nèi)比較著名的空分生產(chǎn)廠家有三家：杭州制氧機(jī)集團(tuán)〔簡稱杭氧〕、開封空分集團(tuán)〔簡稱開封空分〕和四川空氣分別設(shè)備〔集團(tuán)〕有限責(zé)任公司〔簡稱四川空分〕。依據(jù)三個廠家各自的特點，其掌握方案也有所不同。1、常規(guī)掌握：空分工藝過程的特點是掌握參數(shù)多，參數(shù)間的關(guān)聯(lián)強，特別是分餾塔局部是一個典型的多輸入多輸出系統(tǒng)，全自動掌握很難實現(xiàn)，目前國內(nèi)空分裝置一般都承受手操器掌握和單回路PID掌握。空壓機(jī)系統(tǒng)：空壓機(jī)排氣壓力調(diào)整*空壓機(jī)高壓缸空氣放空量調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕空壓機(jī)高壓缸空氣回流量調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕空壓機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)整〔PID或手操〕預(yù)冷系統(tǒng)：空冷塔液位調(diào)整*水冷塔液位調(diào)整*空冷塔進(jìn)冷卻水流量手操空冷塔進(jìn)冷凍水流量手操水冷塔回水量手操純化系統(tǒng)：污氮進(jìn)氣量調(diào)整**〔PID或手操〕膨脹機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉手操**換熱系統(tǒng)：膨脹機(jī)前空氣溫度調(diào)整*產(chǎn)品氧氣流量調(diào)整*〔PID或手操〕或流量〕調(diào)整*〔PID或手操〕氮氣去水冷塔流量調(diào)整*〔PID或手操〕*空氣進(jìn)冷箱手操空氣去循環(huán)壓縮機(jī)手操〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕分餾系統(tǒng)：下塔液空液位調(diào)整*液氮節(jié)流進(jìn)上塔手操*污液氮進(jìn)上塔手操液氮去貯槽手操純液氧進(jìn)噴射器手操液氧產(chǎn)品排放手操氧氣去污氮管道手操液氧出液氧泵壓力調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕液氧蒸發(fā)器液氧液位調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕氧氣出液氧蒸發(fā)器壓力調(diào)整〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕氬系統(tǒng)：精氬塔冷凝器氮側(cè)壓力調(diào)整精氬塔冷凝器液氮液位調(diào)整*粗氬塔冷凝器液空液位調(diào)整*II底部液氬液位調(diào)整*精氬塔蒸發(fā)器液氬液位調(diào)整*粗氬液化器氬側(cè)壓力調(diào)整液氬泵出口壓力調(diào)整*精氬塔阻力調(diào)整余氣放空手操氧壓機(jī)系統(tǒng)：一級進(jìn)氣壓力調(diào)整〔活塞式〕氧壓機(jī)吸入壓力調(diào)整*〔透平式〕氧壓機(jī)排氣壓力調(diào)整*〔透平式〕高壓旁通量調(diào)整*〔透平式〕試車用氮氣壓力調(diào)整*〔透平式〕混合氣與進(jìn)口氧氣差壓調(diào)整*〔透平式〕軸封氧氣與混合氣差壓調(diào)整*〔透平式〕軸封氮氣與混合氣差壓調(diào)整*〔透平式〕氮壓機(jī)系統(tǒng)：一級進(jìn)氣壓力調(diào)整〔活塞式〕氮壓機(jī)吸入壓力調(diào)整*〔透平式〕氮壓機(jī)排氣壓力調(diào)整*〔透平式〕高壓旁通調(diào)整*〔透平式〕平衡管壓力調(diào)整*〔透平式〕調(diào)壓系統(tǒng)：吸入氧氣壓力調(diào)整*吸入氮氣壓力調(diào)整*2、聯(lián)鎖規(guī)律空壓機(jī)系統(tǒng)：聯(lián)鎖?？諌簷C(jī)**備用油泵啟停掌握*高壓缸各閥的聯(lián)鎖〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕預(yù)冷系統(tǒng)：聯(lián)鎖停水泵*聯(lián)鎖停水冷機(jī)組聯(lián)鎖空冷塔排水閥純化系統(tǒng)：聯(lián)鎖電加熱器膨脹機(jī)系統(tǒng)：聯(lián)鎖增壓機(jī)回流閥*聯(lián)鎖膨脹機(jī)緊急迫斷閥*分餾系統(tǒng)：聯(lián)鎖液氧泵〔杭氧，內(nèi)壓縮流程〕氬系統(tǒng)：聯(lián)鎖粗氬泵氧壓機(jī)系統(tǒng)：聯(lián)鎖停氧壓機(jī)*〔活塞式〕備用油泵啟停掌握*〔活塞、透平〕自動啟氧壓機(jī)時序*〔透平式〕正常停車時序*〔透平式〕重故障停車時序*〔透平式〕溫度特別停車時序*〔透平式〕氮壓機(jī)系統(tǒng)：聯(lián)鎖停氮壓機(jī)*〔活塞式〕備用油泵啟停掌握*〔活塞、透平〕自動啟氮壓機(jī)時序〔透平式〕正常停車時序*〔透平式〕重故障停車時序*〔透平式〕3、時序掌握分子篩切換〔純化系統(tǒng)〕：純化系統(tǒng)有兩個分子篩吸附器，交互通過空氣和污氮，通過空氣的分子篩處于工作狀態(tài)，分子篩中的吸附劑吸附空氣中的雜質(zhì)，除去CO、碳?xì)浠衔锏?；通過污氮的分子篩處于再生狀態(tài)，經(jīng)過加溫，帶2走雜質(zhì)，然后冷吹，使吸附劑恢復(fù)活性〔分子篩在高溫下失去吸附能力〕。經(jīng)過一個周期后兩個分子篩進(jìn)展切換。一般一個切換周期為4小時〔因泄壓時間、加溫時間、冷吹時間和均壓時間均在線可調(diào)，4小時只是一個概數(shù)〕，每個周期包括了泄壓、加溫、冷吹和均壓四個過程。每個過程的實現(xiàn)就是通過開關(guān)不同的電磁閥來完成的，分子篩的切換控 北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部 北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部制實質(zhì)上就是對14個電磁閥的掌握〔依據(jù)設(shè)計來定，不肯定是14個閥〕。開封空分：610頁北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部杭氧：710頁北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部9頁10頁四川空分：氧壓機(jī)啟停時序掌握：活塞式氧壓機(jī)掌握比較簡潔，只需一個聯(lián)鎖停車信號就可以了，而透平式氧壓機(jī)的掌握比較簡單，是一個時序掌握?！餐钙绞降獕簷C(jī)與此相像，比氧壓機(jī)簡潔，這里就不贅述了〕10頁10頁 北京和利時系統(tǒng)工程股份工業(yè)自動化事業(yè)部油泵、排煙風(fēng)機(jī)、氧氣進(jìn)口閥、中壓旁通閥、高壓旁通閥、氧氣放空閥、氧氣出口閥、混合氣體排放閥、保安氮氣閥、氮試進(jìn)氣壓力掌握閥、泄漏氣體排放閥、進(jìn)口