空分技術(shù)培訓(xùn)課件

1、空分技術(shù)培訓(xùn)課件1 LOGO 空分技術(shù)培訓(xùn)課件2 目 錄 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn) 第三節(jié)第三節(jié) 流程說明及設(shè)備配置流程說明及設(shè)備配置 第四節(jié)第四節(jié) 關(guān)鍵設(shè)備及供應(yīng)商介紹關(guān)鍵設(shè)備及供應(yīng)商介紹 第五節(jié)第五節(jié) 空分安全空分安全 空分技術(shù)培訓(xùn)課件3 空氣分離的幾種方法 低溫法低溫法（經(jīng)典，傳統(tǒng)的空氣分離方法） 壓縮膨脹 液化（深冷） 精餾 低溫法的核心 吸附法吸附法：利用固體吸附劑（分子篩、活性炭、硅膠、鋁膠）對氣體 混合物中某些特定的組分吸附能力的差異進(jìn)行的一種分離方法。 特點(diǎn)：投資省、上馬快、生產(chǎn)能力低、純度低（93%左右）、切換周期短、對閥的 要求或壽命影響大。

2、膜分離法膜分離法：利用有機(jī)聚合膜對氣體混合物的滲透選擇性。 穿透膜的速度比快約4-5倍，但這種分離方法生產(chǎn)能力更低，純度低（氧氣純度約 25%35%） 空分技術(shù)培訓(xùn)課件4 一、鋁帶蓄冷器凍結(jié)高低壓空分流程。 二、石頭蓄冷器凍結(jié)全低壓空分流程。 三、切換式換熱器凍結(jié)全低壓空分流程。 四、常溫分子篩凈化全低壓空分流程。 五、常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程。 六、常溫分子篩凈化填料型上塔全精餾制氬流程。 七、內(nèi)壓縮流程 。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件5 凈化系統(tǒng) 壓縮 冷卻 純化 分餾 （制冷系統(tǒng)，換熱系統(tǒng)，精 餾系統(tǒng)） 液體：貯存及汽化系統(tǒng)； 氣體：壓送系統(tǒng)； 1、凈化系統(tǒng)：除塵過濾，去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)；

3、2、壓縮氣體：對氣體作功，提高能量、具備制冷能力； （熱力學(xué)第二定律） 3、預(yù)冷：對氣體預(yù)冷，降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)性 有預(yù)冷的一次節(jié)流循環(huán)比無預(yù)冷的一次節(jié)流循環(huán)經(jīng)濟(jì)，增加了制冷循環(huán)，減 輕了換熱器的工作負(fù)擔(dān)，使產(chǎn)品的冷量得到充分的利用； 4、純化：防爆、提純； 吸附能力及吸附順序?yàn)椋?； 2222 COHCOH 空分技術(shù)培訓(xùn)課件6 精餾：空氣分離 換熱系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)能量傳遞，提高經(jīng)濟(jì)性，低溫操作條件； 制冷系統(tǒng)：維持冷量平衡 液化空氣 膨脹機(jī) hW 方法 節(jié)流閥 h 膨脹機(jī)制冷量效率高：膨脹功 W； 冷損：跑冷損失 Q1 復(fù)熱不足冷損 Q2 生產(chǎn)液體產(chǎn)品帶走的冷量 Q3 321 QQQQ 空分技術(shù)培

4、訓(xùn)課件7 產(chǎn)品名稱用戶 產(chǎn)品規(guī)格 (含O2) 壓力 MPa(G) 產(chǎn)量 (Nm3/h) 氧氣煤氣化 99.60%8.560628-65000 中壓氮?dú)庖旱?O210PPm Ar230PPm 6.051000 低壓氧氣硫回收 99.50%0.6 700-1000(已包含在 65000中) 低壓氮?dú)饧状枷?O210PPm Ar230PPm 0.4216000 液氧99.60%300/3006 液氬 O21PPm N22PPm 1650 液氮 O210PPm Ar230PPm 600/3334 工廠空氣全廠 露點(diǎn) （無要求） 0.53500 儀表空氣全廠露點(diǎn)（-60）0.56000 空分技術(shù)培訓(xùn)課

5、件8 1、產(chǎn)品氧壓力較高： 8.5MPa(G),通過內(nèi)壓縮實(shí) 現(xiàn) ，典型的化工型內(nèi)壓縮空分流程。 2、產(chǎn)品氮?dú)馄贩N多樣：0.42/6.0MPa(G)，所以流 程組織具有多樣化。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件9 六萬裝置特點(diǎn): 高、新技術(shù)產(chǎn)品 特大型空氣分離設(shè)備 裝置大型化 流程控制更加復(fù)雜 設(shè)計(jì)要求更加精確 空分技術(shù)培訓(xùn)課件10 1、空分裝置的工藝流程采用全低壓分子篩預(yù)凈化、高壓空氣增壓 透平膨脹機(jī)制冷、全精餾無氫制氬、空氣增壓的氧氮產(chǎn)品內(nèi)壓縮 等先進(jìn)工藝。 2、內(nèi)壓縮流程是現(xiàn)今國內(nèi)外空分裝置普遍采用的先進(jìn)的工藝流程， 內(nèi)壓縮流程具有以下主要優(yōu)點(diǎn)： 液氧泵由于取代了價(jià)格昂貴的氧氣透平壓縮機(jī)，可使投資降低；

6、 備品比氧壓機(jī)的備品配件價(jià)格降低，且運(yùn)行安全可靠，易于操作， 因而可使維護(hù)成本降低；防止烴類在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)積聚，安全性 更好，裝置也更加可靠。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件11 空分技術(shù)培訓(xùn)課件12 3、空氣循環(huán)與氮?dú)庋h(huán)的比較 氮?dú)庋h(huán)（氮膨脹）是以氮?dú)庾鳛榕蛎浌べ|(zhì)的流程?；居糜趬毫Φ?氣產(chǎn)量（及液氮）較氧氣量多的場合。 優(yōu)點(diǎn)： （1）氮膨脹使用氮?dú)庠鰤号蛎?，膨脹機(jī)出口溫度較低，基本無液擊可 能，流程組織合理，循環(huán)量較小能耗較低；（2）無需空氣節(jié)流入上 塔，上塔精餾潛力得到更好利用，相應(yīng)降低上塔高度； （3）降低了液氧換熱器液氧與氮?dú)馔ǖ赖膲翰钜欢ǔ潭壬辖档土嗽O(shè)備 制造難度，利于高壓換熱器操作維護(hù)。

7、缺點(diǎn)： 氮?dú)鈮嚎s機(jī)投資增加，生產(chǎn)中氮?dú)鈮嚎s機(jī)短期停車也會造成裝置無制 冷源，空氣必須推出冷箱。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件13 4、設(shè)置氮?dú)庠鰤簷C(jī) 低壓氮?dú)鈴南滤苯映槌?，雖降低氧回收率少許，但是由 于氮?dú)猱a(chǎn)品出下塔的壓力遠(yuǎn)高于上塔的壓力，只要再增加 一臺小型增壓機(jī)即可達(dá)到要求的氮?dú)鈮毫?，總體能耗較節(jié) 省，且配置簡單可靠。 5、設(shè)置液體膨脹機(jī)（代替普通節(jié)流閥） 使高壓液空在降壓膨脹時產(chǎn)生制冷效應(yīng)，液體在膨脹過程 中同時做功，驅(qū)動相應(yīng)的發(fā)電機(jī)組，可降低本套空分裝置 的能耗約1500KW。預(yù)計(jì)本裝置設(shè)計(jì)工況下液體膨脹機(jī)的 效率可達(dá)到82%。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件14 低溫全精餾深冷空氣分離技術(shù) 空氣增壓的氧氮雙

8、泵內(nèi)壓縮流程，具有安全、可靠、易操作等特點(diǎn) 全精餾無氫制氬流程 TPSA：獨(dú)有的變溫變壓分子篩（TPSA）系統(tǒng)處于世界領(lǐng)導(dǎo)地位，減少再生 所需氣量和熱量、降低運(yùn)行成本、吸附劑壽命為20年。同時使用專利的特殊 吸附劑去除98%以上的N2O，以確保主冷更安全地工作。 上、下塔及精氬、粗氬塔均采用空氣化工制造的高效規(guī)整填料，壓降更低， 操作彈性更大，使空分裝置的能耗更節(jié)約。 高效膨脹機(jī)：空氣化工擁有全球最好的透平膨脹機(jī)：效率最高達(dá)92%，平均 故障間隔時間為14年。 空氣化工專有技術(shù)的高效率液體膨脹機(jī) 散裝填料的空冷塔、水冷塔 高效專利的降膜式主冷，具有溫差低、能耗低的特點(diǎn) 全自動、先進(jìn)的模型預(yù)測控

9、制系統(tǒng)(MPC)，保證空分操作穩(wěn)定、簡便。 嚴(yán)格的HAZOP審查制度最大化地保證空氣化工成為世界上最安全的空分供應(yīng) 商。 低能耗：空氣化工通過優(yōu)化工藝流程和設(shè)備選型，使建設(shè)投資與5年運(yùn)營的綜 合成本最低。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件15 空分技術(shù)培訓(xùn)課件16 原料空氣自吸入口吸入，經(jīng)自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機(jī)械雜質(zhì)。過濾后的空氣進(jìn)入離心式 空壓機(jī)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到約0.6MPa(A)，然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經(jīng)水冷塔和冷水機(jī)組 冷卻后的水。空氣自下而上穿過空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗。 經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入切換使用的分子篩純化器，空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃?附。分子篩

10、純化器為兩只切換使用，其中一只工作時，另一只再生。純化器的切換周期約為8小時， 定時自動切換。 凈化后的空氣分成二股。一股空氣進(jìn)入低壓板式換熱器，被返流氣體冷卻后直接進(jìn)入下塔。 另一股空氣去增壓空壓機(jī)，這股空氣分成三部分：一部分空氣經(jīng)增壓空壓機(jī)第一級葉輪增壓并冷卻 后抽出作為工廠空氣和儀表空氣；另一部分空氣經(jīng)增壓空壓機(jī)第一段增壓后進(jìn)入膨脹機(jī)的增壓風(fēng)機(jī) 中增壓，然后被冷卻器冷卻至常溫后進(jìn)入高壓板式換熱器，再從板式換熱器中部抽出進(jìn)入膨脹機(jī)去 膨脹。膨脹后的空氣送入下塔。其余空氣在增壓空壓機(jī)的第二段繼續(xù)增壓，經(jīng)冷卻后進(jìn)入高壓板式 換熱器，用來與高壓液氧和高壓液氮換熱。高壓空氣經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入下塔。 空氣

11、經(jīng)下塔初步精餾后，獲得液空、純液氮和污液氮，并經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上塔。經(jīng)上塔進(jìn) 一步精餾后，在上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入 氧氣管網(wǎng)；另在上塔底部抽取液氧送入液氧貯槽備用。在下塔頂部獲得液氮，并經(jīng)液氮泵壓縮后進(jìn) 入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入氮?dú)夤芫W(wǎng)；另在下塔頂部抽取液氮，經(jīng)過冷器過冷后送入 液氮貯槽備用。 從上塔頂部得到純氮?dú)?，?jīng)低壓換熱器復(fù)熱后出冷箱，經(jīng)氮壓機(jī)壓縮后進(jìn)入氮?dú)夤芫W(wǎng)。 從上塔上部引出污氮?dú)饨?jīng)過冷器、高壓板式換熱器和低壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一 部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體；其余污氮?dú)馊ニ渌?/p>

12、。 在上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結(jié)構(gòu)上分為二段，第二段粗氬塔底部的回流 液體經(jīng)液氬泵AP1(AP2)加壓后送入第一段頂部作為回流液；氬餾份經(jīng)粗氬塔精餾后得到粗液氬， 并送入精氬塔中部，經(jīng)精氬塔精餾后在塔底部得到2ppmO2的精液氬。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件17 （一）空氣過濾系統(tǒng) 1、除塵要求：2um 99.9%以上；12um 99%以上；1um不做要求； 阻力大于1.5KPa，就進(jìn)行自清除。 2.處理氣量：2倍空氣流量 直接反映就是過濾筒的多少，不但影響阻力，還影響壽命、噪音。 3、自潔式空氣過濾器優(yōu)點(diǎn)： 過濾阻力小 過濾效率高 適應(yīng)性廣 反吹耗氣少占地面積 小 （6）結(jié)構(gòu)簡單

13、 （7）防腐性好（8）日常維護(hù)工作量小 4.濾紙產(chǎn)地：意大利波束、美國HV. 5.電磁閥、PLC等元件要注明原產(chǎn)地. 空分技術(shù)培訓(xùn)課件18 原料空壓機(jī)與空氣增壓機(jī)采用汽輪機(jī)拖動，即 “一拖二”的形式，布置緊湊，占地面積小。機(jī)機(jī) 組推薦使用組推薦使用：MANTURBO(德國曼透平)或 SIEMENS(西門子)。 注意：1、壓縮機(jī)制造周期長，需提前訂貨。 2、防止壓縮機(jī)振動超標(biāo)。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件19 1.工作原理：利用反流“污氮”或氮?dú)獾暮伙柡投仁共糠炙?發(fā)，吸收汽化潛熱使冷卻水溫降低。 2.目的： （1） 把空氣冷卻到817，低溫有利于吸附，減少含水量，減少吸 附器的負(fù)荷，減少主換熱器的

14、負(fù)荷，使單位能耗降低。 （2）利用多余的氮?dú)?、污氮來冷卻水，使冷量得到回收。 （3）空氣與水直接接觸，起到凈化洗滌作用，除去酸性雜質(zhì)。 （4）對空壓機(jī)起到緩沖作用。 3.分類 氨水預(yù)冷系統(tǒng)：主要針對空氣加工量多的系統(tǒng)。 冷水機(jī)組：主要針對空氣加工量20000Nm3的的系統(tǒng)。 4、組成：空冷塔、水冷塔、冷水機(jī)組 空分技術(shù)培訓(xùn)課件20 5.在流程組織、控制系統(tǒng)、設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面杜絕空冷塔帶水， 保證運(yùn)行安全。 6.空冷塔采用高效散堆填料塔，下部填料為不銹鋼，其余填料為 增強(qiáng)聚炳烯。即降低阻力，提高效率，又提高填料壽命。 7.水冷塔采用高效散堆填料塔，填料為聚炳烯，降低阻力，提高效率. 8.常溫水泵、

15、低溫水泵均為一用一備，采用國內(nèi)品牌。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件21 1、目的：清除空氣中的H2O,CO2,C2H2,避免低溫下被凍結(jié)的水分和 二氧化碳沉積在低溫?fù)Q熱器、透平膨脹機(jī)或精餾塔里，堵塞通道、 管路和閥門及乙炔集聚在液氧中爆炸的危險(xiǎn)。 凈化空氣的同時把吸附劑再生。 2、方法：吸收法；凍結(jié)法；吸附法 3、原理： 吸附：氣體與固體相接處時，在固體表面或內(nèi)部將會發(fā)生容納氣體 的現(xiàn)象，即固體對氣體的吸附。 解吸：已被吸附的分子或原子返回到氣相或液相中去的現(xiàn)象。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件22 4、分子篩吸附器結(jié)構(gòu)形式 （1）立式分子篩：阻力大，適用于12000 Nm3的系統(tǒng)。 （2）臥式分子篩：適用于大型，但存

16、在三方面的問題： a.空氣均勻分配 b.內(nèi)件受熱不均易產(chǎn)生變形 c.壁流效應(yīng) （3）徑流式-立式徑向流：法液空專利 國內(nèi)：采用臥式雙層床結(jié)構(gòu)（活性氧化鋁+分子篩）。大面積的雙層床設(shè)計(jì)科學(xué)，強(qiáng)度、剛性得到保證，應(yīng)用近二十年. 林德：自動立式徑向流吸附器來對前端空氣進(jìn)行純化和干燥。分子篩的填料式為LMS，LMS對碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉?有較高吸附率。 AP :美國AP的專利鈣基分子篩CaX, 是分子篩類產(chǎn)品里最好的一種，對氮氧化物和碳?xì)浠衔镂侥芰Τ瑥?qiáng)。 變溫變壓 吸附，吸附再生完全自動化，保證進(jìn)氣平穩(wěn)。 法液空：立式雙層徑向流吸附器減小阻力，提高純化效率 5、.延長分子篩使用壽命的措施 （1）

17、 避免床層受到突然沖擊切換系統(tǒng)采用無沖擊切換控制技術(shù)： （2）避免空冷塔誤操作 （3）預(yù)冷系統(tǒng)循環(huán)水PH值 （4）避免中毒，禁油 （5）空分進(jìn)料位置選在上風(fēng)處 6、 采用長周期吸附，單臺吸附時間4小時，工作周期8小時。節(jié)約再生能耗，延長閥門使用壽命，并且 有利于空分工況穩(wěn)定。 7、再生用蒸汽加熱器，采用先進(jìn)的雙管板結(jié)構(gòu)，確保蒸汽不泄漏到再生氣中。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件23 高壓板式采用進(jìn)口產(chǎn)品、低壓板式采用國產(chǎn)產(chǎn)品。 這樣配置在保證運(yùn)行先進(jìn)性、可靠性的同時又節(jié)約投資。 進(jìn)口高壓板式可采用法國NORDON,美國CHART公司或日 本神鋼產(chǎn)品。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件24 空分技術(shù)培訓(xùn)課件25 精餾：空氣的

18、精餾就是利用空氣的各種組份具有不同的揮發(fā)性,即在同一溫度下各組份的蒸汽壓不同，將液態(tài)空氣進(jìn)行多 次的部份蒸發(fā)與部份冷凝，從而達(dá)到分離各組份的目的。因沸點(diǎn)的差異，氧、氮、氬的蒸發(fā)順序?yàn)椋旱獨(dú)逖?，?凝順序（與蒸發(fā)順序相反）為：氧氬氮。 （1）下塔。 杭氧：四溢流篩板塔。 林德：篩板塔。 法液空： 冷箱內(nèi)采用不銹鋼容器、管道和閥門，提高了系統(tǒng)壽命和安全性 所有塔器(包括下塔、粗氬塔、精氬塔)采用規(guī)整填料精塔 變負(fù)荷操作全自動控制系統(tǒng),每年能節(jié)能35,保證裝置穩(wěn)定運(yùn)行 AP：全填料塔，新型液體收集器降低塔高 （2）上塔采用規(guī)整填料塔，效率高，阻力低，提高裝置提取率，降低空壓機(jī)排壓，節(jié)約能耗。 （3）

19、主冷采用防爆型 林德專利：多次浴式冷凝蒸發(fā)器 具有降膜式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省能耗、節(jié)約空間、安裝成本低 提高蒸發(fā)器表面潤濕、降低液氧泵熱負(fù)荷（省能耗）、可與低壓塔組合、具有降膜式和全侵式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)。 AP專利：降膜式主冷，降膜式主冷的特點(diǎn)是傳熱性能好，換熱溫差小，可以有效地降低空壓機(jī)的排氣壓力， 節(jié)能0.5-2% 空分技術(shù)培訓(xùn)課件26 全浸式主冷全浸式主冷(熱虹吸式主冷熱虹吸式主冷) 浸沒在液氧;逆流交換器;飽和蒸汽從換熱器一側(cè)頂部流進(jìn)，在往下流的過程中到冷凝， 并以液體的狀態(tài)從殼體底部流出。 在另一側(cè), 底部的沸騰液體在向上升的過程中部分蒸發(fā)，并伴隨大量再循環(huán)液體。 回流的驅(qū)動力是由于熱虹吸

20、效應(yīng)產(chǎn)生的，即當(dāng)蒸發(fā)器通道中的液體部分蒸發(fā)時產(chǎn)生。 體積密度降低，降低了在蒸發(fā)器內(nèi)的靜壓頭。交換器外部的飽和液體巨大靜壓頭會推 動汽液混合蒸汽從殼體頂部流出。回流率可隨著交換器外部的液位變化而變。 降膜式主冷降膜式主冷 降膜式主冷是同向交換器，沸騰和冷凝液體都是從交換器頂部流入。 DFRC系統(tǒng)是由液體收集、加壓設(shè)施（如，儲液板）、液體過濾器和交換器本體組成 從上塔收集液體，液體來源于另一容器的底部或蒸餾器塔板或填料上。 液體流入儲液板并形成一定的液位，從而有足夠壓力來克服殼體的流動壓降。 液體在交換器內(nèi)向下流動過程中沸騰，汽液混合物從DFRC中排出。在塔底收集并回收 液體，蒸汽在塔內(nèi)上升或由旁

21、側(cè)接頭接收。 結(jié)論：結(jié)論： 由于降膜式主冷傳熱方式為薄液膜蒸發(fā)傳熱，因此熱傳輸系數(shù)比熱虹吸式主冷更高, 能 得到更接近的溫度（降膜式主冷溫差一般為0.51，而熱虹吸式主冷溫差一般為 12），所以能耗可以由此節(jié)約約2%。 空分技術(shù)培訓(xùn)課件27 一設(shè)備 1.一臺粗氬塔 、一臺精氬塔，均采用規(guī)整填料塔. 二流程 1.除氧：87/90K ，粗氬塔的作用是將氬中的氧脫除。 2.除氮：77/87K ，精氬塔的作用是將粗氬中的微量氮分離出去。 三.流程特點(diǎn) 1.液空做精氬塔的蒸發(fā)器熱源。 2. 精氬塔的冷凝器的冷源：液氮、貧液空、富氧液空 空分技術(shù)培訓(xùn)課件28 一 設(shè)備 高壓液氧泵2臺，高壓液氮泵2臺，循環(huán)液氬泵2臺 二 供應(yīng)商 CRYOSTAR、CRYOMEC 、 ACD 三 滿負(fù)荷1臺，低溫冷備1臺 空分技術(shù)培