空分装置

null新学员化工生产知识新学员化工生产知识培训空分车间工艺概况一、空分装置的生产目的和作用一、空分装置的生产目的和作用 1、空分装置主要是为气化装置提供生产所需的中压高纯度氧气，同时为生产装置提供密封、置换、吹扫所需的低压氮气和中压氮气。正常生产时为全厂提供仪表空气、装置空气及气化炉开工空气，开工用仪表空气由空压站提供，此外本装置还提供液氧、液氮产品。 二、空分装置主要的产品及产量二、空分装置主要的产品及产量空分车间备有两套空分装置，每套空分装置氧气产量为50000Nm3/h,压力为5.0MPa,低压氮气产量30000Nm3/h，压力为8kpa,压力氮产量20000Nm3/h，压力为0.4MPa，中压氮气产量10000Nm3/h，压力为3.7MPa,液氧产品300Nm3/h，压力0.16MPa，纯度99.8%，液氮2600Nm3/h，压力0.2MPa，纯度99.99%.三、系统工艺流程特点三、系统工艺流程特点我公司配套的2X50000NM3/h空分装置是目前比较先进的设备，主要特点是：空压机组由汽轮机驱动、常温分子筛净化、增压膨胀机制冷、精馏塔采用规整填料、全精馏无氢制粗氩、DCS集散系统控制、液氧内压缩、中压氮气水浴汽化等。整套设备包括：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、增压透平膨胀机系统、精馏塔系统、全精馏无氢制氩系统、换热系统、液体贮存系统、仪控系统、电控系统等。 四、空气压缩系统工艺原理、岗位工艺流程简述及主要设备四、空气压缩系统工艺原理、岗位工艺流程简述及主要设备（一）、汽轮机原理 高压蒸汽在汽轮机内主要进行两次能量的转化，使汽轮机对外做功。第一次能量转换是热能转化为动能：高压蒸汽经过喷嘴（静叶栅）后压力降低、产生高速汽流而实现的。第二次能量转换是动能转化为机械能：高速蒸汽的冲击力施加给动叶片使转子高速旋转，并传递力矩，输出机械功而实现。 null 空压机原理 在蒸汽透平的驱动下，离心式压缩机的叶轮随轴高速旋转，叶片间的介质气体也随叶轮旋转而获得离心力，高速气体被甩到叶轮外的扩压器中去，使气体的流动速度能转化为压力能，经过扩压器后的介质气体经弯道、回流器进入下一级继续压缩。压力提高的同时，介质气体温度也要升高，设置级间冷却器来降低压缩气体的温度，减少压缩功。 （二）、工艺流程（二）、工艺流程1、蒸汽及冷凝液系统 蒸汽管网来的高压蒸汽（8.82MPa（G）/535℃）通过主蒸汽阀、速关阀（蒸汽滤网）和调节汽阀进入汽轮机的蒸汽室并经喷嘴进入汽轮机的膨胀空间，在那里蒸汽将能量释放给转子并膨胀至最终压力，然后离开排汽段进入凝汽器中冷凝成水，并形成一定的真空度，冷凝水用冷凝液泵输送，返回脱盐水系统。为维持凝汽器的真空度，汽轮机配置有启动抽气器和两级射汽抽气装置，抽出凝汽器中的不凝气，抽气器动力蒸汽（2.2MPa(a)/225℃）经冷却后回收到凝汽器中。抽气器的冷却用水为冷凝泵出来的冷凝水。 null2、汽封系统 为防止汽缸前汽封处高温蒸汽漏入轴承箱造成轴承温度升高及润滑油中带水：防止后汽封处空气漏入排缸而使真空恶化，汽轮机采用了封闭式汽封系统，主要由气动汽封压力调节器（7200）以及管道、阀门等组成，正常运行时封汽压力0.108MPa。 null空压机汽轮机齿轮箱增压机来自过滤系统 266000 Nm3/h 0.62MPa (A) 去空气预冷系统70000Nm3/h 7.0MPa (G) 去装置高压板式换热器 54000Nm3/h 2.7MPa (G) 去空分装置增压膨胀机4000Nm3/h 0.7MPa (G) 去全厂仪表空气系统来自纯化器高压蒸汽8.82MPa去脱盐水null 3、空压机系统 含尘空气经过自洁式空气过滤(F171A001),滤掉其中机械颗粒、粉尘等后，经入口导向叶片（ZY-40285）进入空气压缩机(7900),经四级压缩、三级冷却后输出压力0.523MPa，流量266000Nm3/h的空气进入空分装置预冷系统。空压机出口管线设有防喘振放空阀，通过HV40270控制压缩机的出口压力和通流气量，以防止压缩机发生喘振现象。nullnull4、增压机系统 由纯化器来的洁净空气(128000Nm3/h)进入增压机(7901),经五级压缩使空气的压力得以提高。增压空气分三股：一股从增压机一级水冷器后抽出（4000Nm3/h、0.88MPa、37℃）去仪表空气系统；一股从增压机三级水冷器后抽出（54000Nm3/h,2.7MPa）去空分装置增压透平膨胀机增压端；另一股(7.0MPa、40℃、70000Nm3/h)从增压机末级引出，经冷却后进入空分装置。流程中设有二个回流阀和一个防喘振放空阀，分别为FV-63280、FV-65280和HV60270,目的是防止进入增压机一级和四级的气量过小引起喘振。nullnull5、供油系统 机组用油由公共油站提供，供油系统由油箱、一组油箱电加热器、二台油雾风机、一组油泵、一台事故油泵、一台油冷却器、一组润滑油过滤器、一台事故油过滤器、一台蓄能器、一台高位油箱。 汽轮机调节及润滑系统用油由压缩机制造厂供货的集中油站提供。油采用ISO 规定的汽轮机油，牌号为VG46。供油分两路分别接到汽轮机润滑油、调节油总管，＞0.25MPa的润滑油由各分油管路供给汽轮机前、后径向轴承，推力轴承等，轴承进油管上有可调节流阀和压力表以适应各分管不null同用油量的需求。润滑油过滤精度≤10μm，正常进油温度45(+3～-2)℃,用油量29m3/h。调节油总管油压＞0.85MPa，过滤精度≤10μm，正常油量11m3/h，瞬时最大用油量53m3/h，为减少因用油量变化而引起的油压波动，在调节油路上装设有一只43L的液压蓄能器（4600）； 另外，为确保全厂断电时机组各轴承所需润滑油的供给，设置了事故油泵及高位油箱，正常运转中高位油箱注满油，并保持少量溢流，一旦发生意外，可通过位差向机组各轴承提供润滑油。 nullnull6、调节系统 调节系统主要有转速传感器（715）、转速控制系统综合控制、电液转换器（1742）、油动机（1910）和调节汽阀（0801、0802）组成。 综合控制同时接受二个转速传感器（715）变送的汽轮机转速信号，将接收到的转速信号与转速设定值进行比较后输出执行信号（4～20mA电流)，再经电液转换器转换成二次油压（0.15～0.45MPa),二次油压通过油动机操纵调节汽阀。null该机组采用ITCC综合控制系统，它可以实现机组设备的保护控制，机组设备的轴振动、轴位移、防喘振保护系统、汽轮机转速控制系统、轴承温度监测保护系统、故障报警系统、逻辑控制系统和油压等安全保护逻辑联锁在ITCC系统中完成。ITCC采用Modbus通讯与中央控制室的DCS系统通讯。ITCC与DCS系统之间的重要控制联锁信号通过硬接线方式连接。设置大型旋转机械在线状态监测和分析系统，用于在线连续监测大机组运行过程中的振动及工艺参数，并长期对设备管理、诊断有用的数据。7、保安系统7、保安系统此系统为电磁阀得电保护，主要保护项目有转速、轴向位移、轴振动、轴温高、润滑油压低、速关油压低、汽轮机排汽压力高。8、压缩机主要设备8、压缩机主要设备null五、空分装置五、空分装置我公司配套的2X50000NM3/h空分装置是目前比较先进的设备，主要特点是：空压机组由汽轮机驱动、常温分子筛净化、增压膨胀机制冷、精馏塔采用规整填料、全精馏无氢制粗氩、DCS集散系统控制、液氧内压缩、中压氮气水浴汽化等。整套设备包括：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、增压透平膨胀机系统、精馏塔系统、全精馏无氢制氩系统、换热系统、液体贮存系统、仪控系统、电控系统等。 null1、空气预冷系统工艺流程及工作原理1、空气预冷系统工艺流程及工作原理工艺流程：空气由空压机送入空气冷却塔中部，由下往上穿过填料层，被从上往下的水冷却，并同时洗涤部分NOx，SO2， C1+等有害杂质，最后穿越顶部的丝网分离器，进入分子筛纯化系统，出空冷塔空气的温度约为15℃。 null进入空冷塔的水分为两段。下段为由用户循环冷却水系统来的冷却水，经循环水泵加压入空冷塔中部，与由顶部流下来的冷冻水汇合自上而下出空冷塔回循环冷却水系统。 上段冷冻水是循环冷却水系统来的水经水冷却塔与由分馏塔来的多余的纯氮、废氩气、污氮气热质交换冷却后，由冷冻水泵加压后送入空冷塔顶部。 null 冷却原理就是使空气与水在填料中充分混合换热后使空气温度下降，而其中的冷却水由凉水塔经冷却水泵加压后送入空冷塔中部，冷冻水是利用由分馏塔来的干燥污氮气及氮气, 吸收水份的潜热，将由来自水冷塔的低温水经低温水泵加压后送入空冷塔上部。nullnull2、分子筛纯化系统2、分子筛纯化系统工艺流程：经空冷塔冷却后的空气，自下向上通过一台分子筛吸附器时，空气中含有的水份、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物相继被吸附清除，送入后部系统（仪表空气、低压板式换热器、增压压缩机、外送装置空气及气化炉开工空气）。 null再生是利用吸附剂高温时吸附容量降低的原理，用分馏塔排出的污氮气，经蒸汽加热器加热对纯化器进行再生。CO2 被解吸后被污氮气带出吸附器，排至大气，然后用分馏塔出来的冷污氮气将再生结束的纯化器吹冷至常温，以备下次切换使用。 nullnullnull3、增压透平膨胀机的工艺流程3、增压透平膨胀机的工艺流程1) 来自增压压缩机三级冷却器后的压力为2.7MP(G)、温度40℃的空气在增压透平膨胀机增压侧进一步增压至4.15MPａ，再经增压后冷却器冷却，进入高压板式换热器被返流气体、液体冷却，去膨胀机制冷。 2) 4.10MPａ、－108℃的空气在膨胀机膨胀做功，压力降为0.485MPａ、温度为-172℃，进入下塔参与下塔精馏。 增压透平膨胀机制冷原理增压透平膨胀机制冷原理透平膨胀机是高速旋转的热力机械，它是利用工质流动时速度的变化来进行能量转换的，膨胀工质由进气管进入蜗壳，被均匀地分配进入喷嘴；经过喷嘴膨胀，降低了压力和温度后进入工作轮，在工作轮中工质进一步膨胀做功；然后经由扩压器排入膨胀机的出口管道，而膨胀功则由主轴向外输出来驱动增压机旋转。 nullnullnull4、换热系统流程及作用4、换热系统流程及作用1、利用返流污氮、低压氮气、废氩气将分子筛来的空气冷却至100K，返流气体加热到接近常温； 2、利用返流污氮、中压液氧将增压机来的高压空气冷却至100K； 3、利用返流污氮、中压液氧将增压透平膨胀机增压后空气冷却到膨胀机前温度，达到装置所需； 4、将污氮、氮气、废氩气复热到常温，高压液氧被汽化为高压气氧，复热至常温送出冷箱，压力达到4.8MPa。 null5、氧氮精馏系统5、氧氮精馏系统工艺流程：出空气纯化系统的洁净工艺空气一部分直接进入冷箱内的主换热器，被返流出来的气体冷却到接近空气液化温度，进入下塔的底部，进行分馏。其余部分空气进入增压压缩机，中抽一股进入增压透平膨胀机增压端增压，经增压冷却后进入高压换热器，被返流气体冷却到一定温度后，进入膨胀机膨胀制冷后进入下塔，参与精馏。另一股继续增压到一定压力后进入冷箱内的null高压换热器,被液氧冷却、液化后，节流进入下塔下部参与精馏。在下塔中，上升气体与下流液体充分接触，传热传质后，在顶部得到纯氮气。纯氮进入主冷凝蒸发器被冷凝，在气氮冷凝的同时，主冷凝蒸发器中的部分液氧得到气化，参与上塔精馏。一部分液氮作为下塔的回流液,其余液氮经过冷后，小部分作为产品送用户。剩下部分节流进入上塔作为上塔回流液参与精馏。同时从下塔抽取压力氮经主换热器复热后作为产品。 null在下塔中产生的液空及污液氮经过冷器过冷，节流后进入上塔参与精馏，在上塔内，经过再次精馏，得到产品液氧和污氮。液氧进入主冷再抽出小部分作为产品送入贮槽，大部分进入液氧泵加压后进入高压换热器汽化复热后送用户（气化炉）。 基本原理:基本原理:干燥空气的主要如下: 空气中其它组成成份, 如氢、二氧化碳、碳氢化合物的含量在一定范围内变化, 而水蒸汽含量则随着温度和湿度而变化。 空气中其它组成成份, 如氢、二氧化碳、碳氢化合物的含量在一定范围内变化, 而水蒸汽含量则随着温度和湿度而变化。 空气中物理特性如下: 精馏是利用两种物质的沸点不同，多次地进行混合蒸汽的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程，以达到分离的目的。精馏是利用两种物质的沸点不同，多次地进行混合蒸汽的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程，以达到分离的目的。空气的精馏就是利用空气的各种组份具有不同的挥发性,即在同一温度下各组份的蒸汽压不同，将液态空气进行多次的部份蒸发与部份冷凝，从而达到分离各组份的目的。当处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、质交换，气体中的部份冷凝成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收热null 量而部份蒸发。因沸点的差异，氧、氩的蒸发顺序为：氮>氩>氧，冷凝顺序为：氧>氩>氮。 在本系统中，该过程是在塔板或填料上进行的，当气体自下而上地在逐块塔板上通过时，低沸点组份的浓度不断增加，只要塔板或填料层足够多，在塔的顶部即可获得高纯度的低沸点组份。同理，当液体自上而下地在逐块塔板上通过时，高沸点组份的浓度不断增加，通过了一定数量的塔板或填料后，在塔的底部就可获得高纯度的高沸点组份。6、氩系统的工艺流程及作用6、氩系统的工艺流程及作用为了制取粗氩，从分馏塔上塔下部的适当位置引出一股氩馏份气送入粗氩塔进行精馏，使氧的含量降低；粗氩塔顶部装有冷凝蒸发器，以过冷器后引出的液空节流后送入其中作为冷源，绝大部分的粗氩气经冷凝蒸发器冷凝后作为粗氩塔的回流液。其余部分由粗氩塔顶部引出并送入主换热器，出主换热器复热后到水冷塔制冷。 nullnull7、液氧内压缩系统7、液氧内压缩系统液氧内压缩流程是从冷凝蒸发器抽出液氧产品，经液氧泵压缩到所需的压力，再经换热器复热气化后供给用户。 流程特点： （1）不需要氧气压缩机。 （2）液氧压缩比气氧压缩较为安全。 （3）由于有大量液氧从主冷中排出，碳氢化合物不易在主冷中浓缩，有利于设备的安全运转。 （4）由于液氧复热气化时的压力高，换热器的氧null氧通道需承受高压，因此，换热器的成本将比原有流程提高。并且，在设计时应充分考虑换热器的强度的安全性。 （5）液氧气化的冷量充足，在换热器的热端温差较大，即冷损相对较大，为了保持冷量平衡，要求原料空气的压力较高，空压机的能耗有所增加。分馏塔系统主要设备分馏塔系统主要设备nullnull8、低温液体储存系统8、低温液体储存系统低温液体储存系统包括液氧储槽和液氮储槽，液氮泵，加热汽化器。 工作原理： 液氧储槽为100m3常压平底拱顶双壁罐，内罐底部采用泡沫玻璃砖绝热，外罐与内罐夹层充填珠光砂进行绝热保温，中间充以分析罐内液氧之纯度，内罐顶部设有放空阀（根据设定压力自动报警、放空）和压力/真空安全阀，用以保护内罐，储罐设有液位、高度显示。外罐顶部设有呼吸阀及紧急放空阀。nullnullnull六、仪表空气系统六、仪表空气系统1、空气系统流程 压缩空气经空气过滤器过滤杂质后，进入螺杆空压机加压后达到压力0.7MPa(G）、温度≤40℃，经C级过滤器F6801（过滤精度≤5μm)、A级过滤器F16802(过滤精度≤0.01μm）、微热吸干机Y16801、A级过滤器F16802(过滤精度≤0.01μm）、储气罐F16803后送出本装置。送出的仪表空气在界外管廊与仪表空气缓冲罐F171901A/B排出管道汇合，此仪表空气缓冲罐布置在界区内。1、螺杆压缩机压缩原理1、螺杆压缩机压缩原理（1）吸气过程 螺杆空气压缩机主机的进气侧吸气口的设计，必须保证压缩室可以充分吸气。而螺杆空气压缩机并无进气与排气阀组，进气只靠一进气调节阀的开启、关闭调节。当转子转动时，阴阳转子的齿沟空间在转至吸气端壁开口时，其空间达到最大，此时转子的齿沟空间与吸气口处的自由空气相通，因在排气时齿沟的空气被全部排出，排气null终了时，齿沟处于真空状态，当转至进气口时，外界空气即被吸入，沿轴向流入阴阳转子的齿沟内。当空气充满整个齿沟时，转子的吸气侧端面则正好转离了机壳的进气口，在齿沟间的空气即被封闭，完成了吸气过程。 （2）封闭及输送过程 阴阳两转子在吸气终了时，其转子齿顶会与机壳封闭，此时空气在齿沟内封闭不再外流，null即封闭过程。两转子继续转动，其齿顶与齿沟在吸气端啮合，啮合面逐渐向排气端移动，此即输送过程。 （3）压缩机喷油过程 在输送过程中，啮合面逐渐向排气端移动，亦即啮合面与排气口间的齿沟空间逐渐减小，齿沟内的气体逐渐被压缩，压力逐渐提高，此即压缩过程。而压缩的同时润滑油会因压力差的作用而喷入压缩室内与空气混合。 （4) 排气过程 当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时null此为压缩终了状态，此时压缩气体压力达到最高，压缩气体开始排出，直至齿顶与齿沟的啮合面移至排气端面，此时两转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为零，即完成排气过程，与此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长，其吸气过程又开始进行，重复上述步骤。null2、润滑油系统流程 螺杆式压缩机的润滑油循环是靠油气桶内的压力与压缩机体内喷油口处的压力差来自动实现的，无需配备专门的油泵。开机后，由最小压力阀建立油气分离器内的压力，将润滑油压入机体压缩室内。此过程，润滑油经过油冷却器后，进入油过滤器，除去杂质颗粒后喷入主机压缩室，在此与空气混合后被压缩排入油气分离器，分离出大部分的润滑油，沉积于油气分离器内等待再null次被循环利用（一次分离）。含油雾的压缩空气再经过油气分离芯滤除其中的润滑油，沉积于油气分离芯内，利用压差经回油管进入主机压缩室内，再次被循环利用（二次分离）。 3、微热再生吸干机工艺流程 压缩空气通过进气阀进入吸附塔A，空气被干燥。干燥后的空气经止回阀到达出口，其中有8%空气作为再生气在到达出口前从气流中分出，经再生气调节阀的流量控制，进入到加热器中，在加热器内再生空气被加热，温度上升，再经止回null阀流入吸附塔B。吸附塔B内的吸附剂吸附了上半个周期通过B塔的空气中的水分，再生气带走这些水分并经再生阀和消声器排空，此为加热再生阶段。随着加热时间的延长，B塔内的温度不断上升，经过一定时间，加热器断电，再生空气冷却，此为冷却再生阶段。根据设定的循环周期240min，确定再生气流的吹扫时间。这以后，再生阀关闭，吸附塔开始升压直到两塔压力平衡。升压需要一定的时间，以保证两塔压力均衡，否则可能引起出口处压力波动。半个循环周期后，Anull塔进气阀关闭，同时B塔进气阀打开。考虑到阀的动作时间，6秒后A塔再生阀再打开。现在吸附塔B开始干燥空气，而吸附塔A则进入再生状态，这样就完成了一次切换动作。吸附塔B工作半个周期后重新回到再生状态，这段时间为一个循环周期。 一个循环周期里，每个吸附塔都经过了三个阶段：吸附—加热再生—冷却再生—充压。进气阀和再生阀的动作程序由程序控制器进行控制。null4微热再生吸干机工作原理 微热再生吸干机是根据变压、变温吸附原理，充分利用吸附剂在高压、低温下吸附，低压、高温下脱附的特性，提高单位质量内的吸附剂的吸附量，从而达到深度干燥压缩空气的目的。它具有无热再生吸干机结构简单，自动化程度高和有热再生吸干机耗气量少，深度解吸之优点。能够避免无热再生吸干机耗气量大、切换频繁和有热再生吸干机结构庞大复杂、耗电量大的弱点，其综合指标具有明显的优势。null JEL—150微热再生吸干机采用双塔结构，一塔在高压、常温下吸附空气中的水分，另一塔在低压、高温下用部份干燥空气使吸附塔中的吸附剂再生，经过一定时间，两塔切换，这样就保证了干燥压缩空气的连续供应。每个塔的实际工作过程分为三个阶段：吸附—再生（包括加热再生和冷却再生）—充压。装置主要技术参数装置主要技术参数仪表空气工艺参数仪表空气工艺参数 压力： 0.7MPa (G) 温度： 常温 质量： 含油≤0.01ppm 露点温度: ≤－40℃ 含尘量: ≤1μmnull感谢你的聆听！