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(jī) 預(yù)冷系統(tǒng) 純化系統(tǒng) 空氣增壓機(jī) 膨脹機(jī) 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?dú)?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(qiáng)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(lán)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(jì)方便地用于氧的儲存及運(yùn)輸 。,5,氧、氮、氬的主要性質(zhì),氮 氮?dú)馐且环N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?dú)饪捎糜诨市袠I(yè)，制造氮肥；用于化工和 玻璃行業(yè)作保護(hù)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(jì)方便地儲存及長 途輸送氮?dú)狻?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(hù)氣體，廣泛用于作鈦金屬冶 煉的保護(hù)氣，合金

4、鋼冶煉的保護(hù)氣，焊接保護(hù)氣、 制造硅晶片的保護(hù)氣以 及燈泡充氣等。 液氬可經(jīng)濟(jì)方便地用于氬的儲存及運(yùn)輸。 氬的經(jīng)濟(jì)價值大大高于氧氮?dú)狻?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?xì)浠衔铩?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?xì)浠衔?，特別是乙炔極易與液氧發(fā)生強(qiáng)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?xì)浠衔?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(diǎn)(露點(diǎn),沸點(diǎn))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(jìn)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(diǎn)組分，因而較多地冷凝，并進(jìn)入液相中，所以蒸汽中的低沸點(diǎn)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(diǎn)組分，因而較多地蒸發(fā)并進(jìn)入氣相，使液體中高沸點(diǎn)組分氧的濃度有所提高。,10,空氣分離簡圖,11,空壓

7、機(jī)C01,增壓機(jī)C05,液氧儲槽V40,液氬儲槽V30,冷箱,板式換熱器E01,膨脹機(jī)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(jī) 1/2/3 號高壓和一臺中壓,氧壓機(jī) 1/2/3號,液氮儲槽V50,3#/4#空分,產(chǎn)品壓縮機(jī),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(jī)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(jī)械雜質(zhì)等。,14,空壓機(jī),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(kuò)壓器中，氣體流速降低，從而使得壓力進(jìn)一步提高。,15,預(yù)冷系統(tǒng)（空冷塔、氮水塔、冷凍機(jī)）,空冷塔： 作用：空壓機(jī)四級出來的高溫壓縮空氣直接進(jìn)入到空冷塔與冷卻水接觸進(jìn)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?dú)狻⒌獨(dú)鈱⒀h(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(jī)）作為第二級的冷凍水源。 冷凍機(jī)：為空冷塔第二級冷凍水補(bǔ)充冷量。氮水塔出來的冷凍水，可以先經(jīng)過冷凍機(jī)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?xì)浠衔锏入s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(diǎn)，吸附水分、碳?xì)浠衔铩⒍趸嫉入s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(jī),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(kuò)壓器中，氣體流速降低，從而使得壓力進(jìn)一步提高。 備注：基本原理和空壓機(jī)一樣，只是空氣壓縮之后的壓力為2600kpa左右。,18,膨脹機(jī),作用：為裝置提供冷量，

10、以補(bǔ)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(jī)的能力。 原理：高壓氣體通過膨脹機(jī)時，推動膨脹機(jī)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(jī)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(biāo)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(shí)現(xiàn)對空氣的分離。,20,產(chǎn)品壓縮系統(tǒng),3臺高壓氧壓機(jī)：1號（30000m

11、3/h）/2號（30000m3/h）/3號（45000m3/h） 3臺高壓氮壓機(jī)：1號（12000m3/h）/1號（12000m3/h）/1號（22000m3/h） 1臺中壓氮壓機(jī)：45000m3/h，兩用設(shè)備，既可以壓縮純氮，也可以壓縮污氮。,氧壓機(jī)操作畫面,氮壓機(jī)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(jìn)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(jìn)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