空分工藝及設備介紹課件

空分工藝及設備介紹

我國空分流程的技術發(fā)展空分設備是由諸多配套部機組成的成套設備，我國空分于1953年哈爾濱制氧機制造廠起步，經(jīng)過50多年的發(fā)展，從第一代小型空分流程發(fā)展到目前的第六代大型全精餾無氫制氬工藝流程。每一次空分設備流程的變革和推進，都是新技術、新工藝的創(chuàng)新。透平膨脹機的產(chǎn)生，實現(xiàn)了大型空分設備全低壓流程；高效板翅式換熱器的出現(xiàn)，使切換板翅式流程取代了石頭蓄冷器、可逆式換熱器流程，使裝置冷量回收效率更高；增壓透平膨脹機的出現(xiàn)極大的提高了膨脹機的制冷效率并把輸出的外功有利的得到回收；常溫分子篩凈化流程替代了切換式換熱器，使空分裝置凈化系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性得到極大提高并使能耗大大降低，隨著規(guī)整填料和低溫液體泵在空分裝置中的應用，進一步降低了空分設備的能耗，實現(xiàn)了全精餾無氫制氬，使空分設備在高效、節(jié)能、安全等方面取得了進步。隨著計算機的廣泛應用，空分裝置的自動控制、變負荷跟蹤調節(jié)等變得更為先進。1

第一代：高低壓循環(huán)，氮氣透平膨脹，吸收法除雜質；第二代：石頭蓄冷器，空氣透平膨脹低壓循環(huán)；第三代：可逆式換熱器；第四代：分子篩純化；第五代：規(guī)整填料，增壓透平膨脹機的低壓循環(huán)，全精餾無氫制氬；第六代：內(nèi)壓縮流程，規(guī)整填料，全精餾無氫制氬。我國空分流程的技術發(fā)展2采用常溫分子篩凈化，清除空氣中的有害物質更有效，切換損失小，裝置設計連續(xù)運行周期大于二年。采用規(guī)整填料上塔替代篩板上塔，使上塔阻力大大降低（只有篩板阻力的1/4），使空壓機的排氣壓力降低，裝置運行能耗下降5%～7%?？辗衷O備氧的提取率提高，空分設備氧的氧提取率可達99%，氧氣純度在99.8％、氮氣純度在99.99％以上。采用純氮、污氮水冷塔，降低空氣入分子篩的溫度，延長分子篩使用壽命，減少運行費用。分子篩純化系統(tǒng)采用雙層床結構，大大延長了分子篩的使用壽命和降低了床層阻力，使空分裝置的運行更安全可靠。采用高效增壓透平膨脹機技術，能很好的回收部分能量，膨脹機制冷效率在85%以上。采用DCS與ITCC控制技術，實現(xiàn)了中控、機房和就地一體化的控制，可有效地監(jiān)控整套空分設備的生產(chǎn)過程。包鋼慶華空分流程的特點34

一、概述5（一）空分的含義空分，顧名思義即空氣的分離，是利用不同的方法將空氣中的各組分分離開來，從而獲得所需要的氧氣、氮氣及一些稀有氣體的過程。6（二）空氣分離的方法空氣中的主要成分是氧氣、氮氣、氬氣、二氧化碳以及一些其它氣體和雜質。它們在空氣中分別以分子的狀態(tài)存在,數(shù)目非常多，并且永不停息地作無規(guī)則的運動，均勻地相互攙混在一起，要將它們分開，目前主要有三種方法：低溫法、吸附法、膜分離法。7

1.低溫法：原理：是根據(jù)空氣中各組分的沸點不同，經(jīng)加壓、預冷、純化、并利用大部分由透平膨脹機提供的冷量使之液化，再進行精餾，從而獲得所需要的氧氣、氮氣及其它稀有氣體的過程。具體原理為空氣經(jīng)過增壓膨脹對外作功處于冷凝溫度,當穿過比它溫度低的氧、氮組成的液體層時,由于氣、液之間溫度差的存在,要進行熱交換,溫度低的液體吸收熱量開始蒸發(fā),其中氮組分首先蒸發(fā),溫度較高的氣體冷凝,放出冷凝熱,氣體冷凝時,首先冷凝氧組分.此過程一直進行到氣、液處于平衡狀態(tài)。這時,液相由于蒸發(fā),使氮組分減少,同時由于氣相冷凝的氧也進入液相,因此液相的氧濃度增加了,同樣氣相由于冷凝,使氧組分減少,同時由于液相的氮進入氣相,因此氣相的氮濃度增加了多次的重復上述過程,氣相的氮濃度就不斷增加,液相的氧濃度也能不斷的增加.這樣經(jīng)過多次的蒸發(fā)與冷凝就能完成整個精餾過程,從而將空氣中的氧和氮分離開來。8

2.吸附法：原理：利用分子篩對不同的分子具有選擇性吸附的特點，有的分子篩（如5A、13X等）對氮具有較強的吸附性能，讓氧分子通過，可得到較高純度的氧氣；有的分子篩（碳分子篩等）對氧具有較強的吸附性能，讓氮分子通過，可得到較高純度的氮氣，從而實現(xiàn)空氣的分離。但吸附法目前的氧氣純度只有93%左右。

3.膜分離法：原理：它是利用一些有機聚合膜的滲透選擇性，當空氣通過薄膜或中空纖維膜時，氧氣穿透過薄膜的速度約為氮的4～5倍，從而實現(xiàn)氧、氮的分離。膜分離的富氧濃度只能達到28～35%O2

。

目前應用較多的是低溫法（又叫深度冷凍法）。它的優(yōu)點：生產(chǎn)量大，產(chǎn)品純度高，電耗低且可得到液態(tài)產(chǎn)品，故應用廣泛。9（三）空氣組分

O2：20.93%;

N2：78.03%;Ar2：0.932%;

CO2：0.03%;

水蒸氣：0.5-4%;

H2：0.00005%;O3：(1-2)×10-6%;

氖（We）：(1.5-1.8)×10-3%;

氦（He）：（4.6-5.3）×10-4%;

氪（Kr）：1.08×10-4%;

氙（Xe）：8×10-6%;

機械雜質：0.01g/㎡10二、空分裝置介紹11（一）我公司空分裝置簡介空分裝置KDON-13000/15000.由杭州杭氧股份公司制造，單套空分裝置制氧能力1.3萬Nm3/h，制氮能力1.5萬Nm3/h，同時副產(chǎn)儀表空氣、液氮和液氧。本裝置生產(chǎn)的純度為99.6%的氧氣主要供甲醇轉化裝置使用。12純度為99.99%的氮氣作為甲醇開工吹掃用氣和干熄焦用氣。空分的流程采用的是規(guī)整填料塔、分子篩純化、增壓透平平膨脹機、膨脹空氣進上塔的外壓縮流程。13（二）工藝流程簡介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械雜質。過濾后的空氣進入離心式空壓機，經(jīng)離心空氣壓縮機壓縮后進入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的水?？諝庾韵露洗┻^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入切換使用的分子篩純化器，空氣中的二氧化碳、碳氫化合物和水分被吸附。分子篩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4小時，定時自動切換。14凈化后的空氣分為兩股：一股進入板式換熱器，與返流的氣體換熱后出換熱器底部后進入下塔；另一股入增壓透平膨脹機。進入增壓透平膨脹機的空氣經(jīng)增壓后進入板式換熱器，再從板式換熱器中部抽出進入膨脹機去膨脹。膨脹后的空氣送入上塔。另一股空氣在空壓機加壓并經(jīng)后進入板式換熱器與反流氧氣、氮氣和污氮氣體換熱。這部分空氣從換熱器底部抽出經(jīng)節(jié)流進入下塔。空氣在下塔初步精餾后，獲得液空和液氮，并經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進入上塔。經(jīng)上塔進一步精餾后，在上塔底部獲得液氧，上部獲得純氮氣和污氮氣。15從主冷凝蒸發(fā)器抽取液氧送入液氧貯存系統(tǒng)。從下塔頂部獲得純液氮，送入液氮貯存系統(tǒng)。在下塔頂部抽取壓力氮氣，經(jīng)低壓板式換熱器復熱后出冷箱，進入氮氣用戶。從上塔頂部抽取低壓純氮氣經(jīng)過冷器回收冷量，經(jīng)板式換熱器復熱后送入水冷塔或送入用戶管網(wǎng)。從上塔上部引出污氮氣經(jīng)過冷器回收冷量，經(jīng)板式換熱器和復熱出冷箱后分成兩部分：一部分進入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮氣去水冷塔。16整個空分裝置必須解決以下幾個問題：1.如何清除空氣中的雜質；2.如何為裝置提供帶壓的空氣；3.如何將空氣冷卻到液化溫度；4.如何將空氣分離成氧、氮；5.如何將產(chǎn)品送到用戶；6.如何儲存液態(tài)氧、氮。為此，空分裝置中相對應的建立了以下幾個系統(tǒng)。（二）組成空分裝置的幾個系統(tǒng)空分裝置中相對應的建立了以下幾個系統(tǒng)：1.雜質的清除系統(tǒng)（空氣過濾器和純化系統(tǒng)）；2.空氣加壓系統(tǒng)（空壓機系統(tǒng)）；3.空氣的冷卻和液化系統(tǒng)（預冷系統(tǒng)和膨脹機、換熱器系統(tǒng)）；4.空氣的精餾系統(tǒng)（分餾塔系統(tǒng)）；5.產(chǎn)品的輸送、貯存系統(tǒng)（壓氮系統(tǒng)和液體貯存系統(tǒng)）；6.儀電控制系統(tǒng)。17181.空氣過濾系統(tǒng)

在工業(yè)區(qū)的空氣含塵量一般為1-5mg/m3?；覊m粒度為0.5-20μm，以10000m3/h制氧機的加工空氣量算，每天隨加工空氣帶到空分裝置的灰塵就有10kg之多?？諌簷C如果直接吸入這樣臟的空氣，很快就會損壞，因此，在進入空壓機之前均設置空氣過濾器，清除空氣中的固體雜質。固體雜質顆粒直徑大于100μm的在重力作用下會自動降落，小0.1μm的極小粒子不致引起危害,所以需要凈除的對象為100-0.1μm的塵粒,空氣過濾器主要捕集的是10０-0.1μm的塵粒.凈除后空氣中含固體雜質的量小于0.5mg/m3。19自潔式過濾器20空氣壓縮機

作用：提供帶壓原料空氣結構：杭氧透平公司的產(chǎn)品，由汽輪機拖動。排氣量：70000Nm3/h,0.595MPa(A)

2.離心空氣壓縮機21原料空氣壓縮機結構

22增壓空氣壓縮機空氣壓縮機潤滑油流程圖24空氣冷卻塔作用：把空壓機出來的高溫氣體（<116℃）冷卻到17℃結構：填料塔使用方式：空氣從空冷塔下部進入，在填料表面與自上而下流過的冷卻水和常溫水進行熱質交換，使空氣冷卻并洗除空氣中的一些有害雜質，冷卻水來自水冷塔。3.預冷系統(tǒng)252627

分子篩純化系統(tǒng)

作用：吸附空氣中水分、乙炔、

CO2及一些碳氫化合物。

結構：臥式圓筒體，內(nèi)設支承

柵架。

使用方式：由于分子篩的吸附

特性將空氣中的水份、乙炔、

CO2等吸附，后被高溫氣體反

向再生。分子篩吸附器成對交

替使用，一只工作時，另一只

被再生。4.純化系統(tǒng)28分子篩純化系統(tǒng)空氣是多組分組成，除氧氣、氮氣等氣體組分外，還有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰塵等固體雜質。這些雜質隨空氣進入空氣分離裝置中會帶來較大危害，固體雜質會堵塞板換熱器，降低換熱效果；水蒸氣和二氧化碳在空氣冷卻過程中會凍結析聚出，將堵塞設備及氣體通道，致使空分裝置無法生產(chǎn)。重點是乙炔及碳氫化和物，進入空分裝置后，在主冷凝蒸發(fā)器當中聚集會導致爆炸事故的發(fā)生，所以為了保證空分裝置的安全運行，必須清除和控制這些物質。29分子篩的吸附效率

CH4C2H6C3H8N2OC2H4CO2C2H2C3H6nC4H10iC4H10C6H6C3H6OO3NOH2O甲烷 CH4乙烷 C2H6丙烷 C3H8一氧化二氮N2O乙烯 C2H4二氧化碳CO2乙炔 C2H2丙烯C3H6正丁烷 nC4H10異丁烷iC4H10苯 C6H6丙酮 C3H6O臭氧 O3一氧化氮NO水 H2O

設計吸附率CO2含量0.1ppm時的吸附率0%0%65%65%85%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%0%0%50%50%70%100%100%100%100%100%100%100%100%100%100%303132膨脹機作用：膨脹機是空分設備的心臟部機之一，由空氣氣體在膨脹機中等熵膨脹而制取冷量，補充系統(tǒng)冷量損失。5.膨脹機系統(tǒng)33透平膨脹機制冷的基本原理膨脹機是為空分裝置提供冷量的設備，根據(jù)能量轉換和守恒定律，氣體在透平膨脹機內(nèi)進行絕熱膨脹對外作功時，氣體的能量一定要減少，從而使氣體本身強烈地冷卻，而達到制冷的目的。34影響膨脹機制冷量大小的因素膨脹量：

膨脹量越大，氧提取率越底，膨脹量需同時滿足冷量平衡及精餾工況的需求。機前溫度：提高機前溫度，單位制冷量提高。機前壓力：提高機前壓力，增大膨脹比，單位制冷量提高；絕熱效率3536主熱交換器作用：進行多股流之間的熱交換結構：為多層板翅式，各通道中的冷熱氣流通過翅片和隔板進行良好的熱交換使用方式：對壓縮空氣進行冷卻，直到達到接近液化溫度，各返流流體在此被加熱到常溫。6.換熱系統(tǒng)3738板式換熱器39板翅式鋁質換熱器404142空氣的精餾過程：利用氧、氮的沸點不同，混合液體吸收蒸汽的熱量而部分蒸發(fā)，沸點低的氮較多的蒸發(fā)，而蒸汽在放出熱量后部分冷凝，沸點高的氧較多的冷凝。這樣蒸氣中的氮濃度越來超高，液體中的氧濃度也越來越高。這樣通過多次的部分蒸發(fā)與部分冷凝來完成整個精餾過程，從而將空氣中的氧和氮分離開來。常溫下的空氣是無色無味的氣體，液態(tài)空氣則是一種易流動的淺黃色液體。一般當空氣被液化時二氧化碳已經(jīng)清除掉，因而液態(tài)空氣的組成是20.95%氧，78.12%氮和0.93％氬，其它組分含量甚微，可以略而不計。7.分餾塔系統(tǒng)液態(tài)空氣的蒸發(fā)與空氣的冷凝

簡單蒸發(fā)與冷凝：若將液空置于一密閉的容器內(nèi)，使它在定壓下加熱蒸發(fā)，且不引出蒸氣，使器內(nèi)的氣、液經(jīng)常處于平衡狀態(tài)，這種蒸發(fā)過程稱為簡單蒸發(fā)。進一步加熱時，液空繼續(xù)蒸發(fā)，直至最后全部變?yōu)檎魵狻Ｈ绻嚎帐窃?8.1kPa下蒸發(fā)，則最后一滴液體的組成為52.8％氧含量?？諝獾睦淠^程是沿蒸發(fā)過程相反方向進行的。若將空氣置于一密閉容器中，使其在定壓下冷卻液化，氣、液處于平衡狀態(tài)且不引出冷凝液，這種過程簡單冷凝。簡單冷凝第一滴冷凝液中含氧量最高，最后所剩的微量未凝氣中含氮量最高，也只有94%。所以，用簡單蒸發(fā)和冷凝不可能得到較高摩爾分數(shù)的氧、氮產(chǎn)品，而且分離過程也不可能連續(xù)進行。43QQQQ44部分蒸發(fā)和冷凝：

如果當液體蒸發(fā)時，把產(chǎn)生的蒸氣連續(xù)不斷地從容器中引出，這種蒸發(fā)過程稱部分蒸發(fā)，在蒸發(fā)的過程假定每一瞬時引出的蒸氣是與該瞬間的液體是平衡狀態(tài)，隨著蒸發(fā)的進行，液相中氮的摩爾分數(shù)不斷地降低，可見部分蒸發(fā)可以在液相中獲得氧摩爾分數(shù)較高的產(chǎn)品；但氧的摩爾分數(shù)越高，獲得的液氧數(shù)量越小，數(shù)量與質量間存在著矛盾，而且不可能同時獲得高純度的氣氮。如果在空氣定壓冷凝過程中，將所產(chǎn)生的冷凝液連續(xù)不斷地從容器中導出，這種冷凝過程稱部分冷凝，在部分冷凝過程中，冷凝到最后時，所剩蒸氣中氮的摩爾分數(shù)很高，但數(shù)量卻很少。所以部分冷凝僅能獲得數(shù)量很少的高摩爾分數(shù)氣氮，也存在著質和量的矛盾，而且不能獲得高純度的液氧。

45QQ46連續(xù)部分蒸發(fā)與多次部分冷凝：

從部分蒸發(fā)和部分冷凝的特點可看出，兩種過程可以分別得到高純度的氧和高純度的氮，但不能同時獲得高純度氧和高純度氮。而且兩個過程的性質恰好相反：部分蒸發(fā)需外界供給熱量，部分冷凝則要向外界放出熱量；部分蒸發(fā)不斷地向外界釋放蒸氣，如欲獲得大量高純度液氧，則需要相應地補充液體。而部分冷凝則是連續(xù)地放出冷凝液，如欲獲得大量高純度氣氮，則需要相應地補充氣體。如果將部分冷凝和部分蒸發(fā)結合起來，則可解決部分蒸發(fā)和部分冷凝單獨進行所不能解決的問題。

多次的部分蒸發(fā)和部分冷凝過程的結合稱為精餾過程。每經(jīng)過一次部分冷凝和部分蒸發(fā)，氣體中氮組分就增加，液體中氧組分也增加。這樣經(jīng)過多次便可將空氣中氧和氮分離開。由于空氣的溫度比含氧40%的液體的飽和溫度高，所以空氣穿過液體時得到冷卻，就發(fā)生部分冷凝；而液體被加熱，就發(fā)生部分蒸發(fā)。當氣液溫度相等時，與液體相平衡的蒸氣中含氧只有14%的氧。結果，氣體的數(shù)量沒有多少變化，同樣液體的數(shù)量也沒有多少變化，這樣多次進行下去，液相中氮會更多地蒸發(fā)到氣相中，而氣相中氧會更多地冷凝進入液相中，最后可獲得足夠數(shù)量的高純度氣氮和液氧。這就是利用精餾過程分離空氣的實質。

4740％O280.5K9%O279.6K14%O280.5K6.3%O220.9%O278.5K30%O279.6K20.9%O282K蒸汽4849分餾塔精餾塔

精餾過程的實質是上升蒸氣和下流液體充分接觸，兩相間進行物質和能量的相互傳遞。塔坂的作用是為氣液兩相物流進行熱量和質量傳遞提供場所。整個精餾過程就是通過精餾塔內(nèi)每塊塔板上的作用而實現(xiàn)的。精餾過程的計算是要決定將原料氣分離為一定純度的產(chǎn)品所需要的塔板數(shù)。精餾塔板上的工作過程

來自塔板下面的蒸氣經(jīng)篩孔進入塔板上的液體中，與溫度較低的液體直接接觸，氣液之間發(fā)生熱質交換，一直進行到相平衡為止。這時氮含量增高后的蒸氣便離開塔板續(xù)續(xù)上升到上一塊塔板；而氧含量增高后的液體流到下一塊塔板上去。這種往下流的液體稱為回流液。離開塔板的上升蒸氣與從塔板往下流的液體是接近平衡的，而在兩層塔板之間的同一截面上的氣、液處于不平衡狀態(tài)50假設：

(1)塔板上的氣相物流和液相物流達到完全平衡狀態(tài)。

(2)氧和氮的蒸發(fā)潛熱相差很小，設它們相等。

(3)氧和氮的混合熱為零。

(4)精餾塔理想絕熱，外界熱量的影響忽略不計。

(5)塔內(nèi)的工作壓力沿塔高均一致。在穩(wěn)定工況下，任何塔段都應滿足物料平衡和熱量平衡關系。因此，在精餾塔中沿塔高上升氣體量和下流的回流液量都分別保持不變，即為恒值。因此，所有塔板上、下氣液中氮的摩爾分數(shù)關系都滿足斜率為的同一條直線方程式。該直線稱精餾過程的操作線，其斜率稱氣液比。

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空氣的精餾過程是在精餾塔中進行。目前我國制氧機中所用精餾塔主要是篩板塔。在直立圓柱形筒內(nèi)裝有水平放置的篩孔板，溫度較低的液體由上一塊塔板經(jīng)溢流管流下來，溫度較高的蒸氣由塔板下方通過小孔往上流動，與篩孔板上液體相遇，進行熱質交換，也就是進行一次部分蒸發(fā)和部分冷凝過程，氣、液趨近平衡狀態(tài)。連續(xù)經(jīng)多塊塔板后就能夠完成整個精餾過程，從而得到所要求純度的氧、氮產(chǎn)品。

52單級精餾塔

單級精餾塔有兩類，一類制取高純度液氮（或氣氮）；一類制取高純度液氧（或氣氧）。

制取高純度液氮（或氣氮）的單級精餾塔，它由塔釜、塔板及筒殼、冷凝蒸發(fā)器三部分組成。塔釜和冷凝蒸發(fā)器之間裝有節(jié)流閥。壓縮空氣經(jīng)換熱器和凈化系統(tǒng)，進行熱質交換，只要塔板數(shù)目足夠多，在塔的頂部能得到高純度氣氮（純度為99%以上）。53氣氮在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)被冷卻而變成液體，一部分作為液氮產(chǎn)品，由冷凝蒸發(fā)器引出，另一部分作為回流液，沿塔板自上而下的流動。回流液與上升的蒸氣進行熱質交換，最后在塔底得到含氧較多的液體，叫富氧液空，或稱釜液，其含氧量約40%左右。釜液經(jīng)節(jié)流閥進入冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側（用來冷卻凝側的氮氣）被加熱而蒸發(fā)，變成富氧氣體引出。如果需要獲得氣氮，則可從冷凝蒸發(fā)器頂蓋下引出。由于釜液與進塔的空氣處于接近平衡的狀態(tài)，故該塔僅能獲得純氮。54

制取純氧（99%以上）的單級精餾塔，它由塔體及塔板、塔釜和釜中蛇管蒸發(fā)器組成。被冷卻和凈化過的壓縮空氣經(jīng)過蛇管蒸發(fā)器時逐漸被冷凝，同時將它外面的液氧蒸發(fā)。冷凝后的壓縮空氣經(jīng)過節(jié)流閥進入精餾塔的頂端。此時，由于節(jié)流降壓，有一小部分液體氣化，大部分液體自塔頂沿塔板下流，與上升的蒸氣在塔板上充分接觸，含氧量逐步增加。當塔內(nèi)有足夠多的塔板數(shù)時，在塔底可以得到純的液氧。所得產(chǎn)品氧可以氣態(tài)或液態(tài)引出。該塔不能獲得純氮。由于從塔頂引出的氣體和節(jié)流后的液空處于接近相平衡狀態(tài)，因而它的摩爾分數(shù)約為93％的污氮氣。

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綜上所述，單級精餾分離空氣是不完善的，不能同時獲得純氧和純氮，只有在少數(shù)情況下（如僅需純氮或富氧）使用。為了彌補單級精餾塔的不足，便產(chǎn)生了雙級精餾塔。

56精餾塔工作原理圖中給出雙級精餾塔的示意圖。雙級精餾塔由下塔、上塔和上下塔之間的冷凝蒸發(fā)器組成。經(jīng)過壓縮、凈化并冷卻后的空氣進入下塔底部自下而上的穿過每塊塔板，至下塔頂部便得到一定純度的氣氮。下塔塔板數(shù)越多，氣氮純度越高。氮進入冷凝蒸發(fā)器的冷凝側時，由于它的溫度比蒸發(fā)側液氧溫度高，被液氧冷卻變成液氮。一部分作為下塔回流液，沿塔板流下，至下塔塔釜便得到含氧（36~40）%的富氧液空；另一部分聚集在液氮槽中經(jīng)液氮節(jié)流閥后，送入上塔頂部作上塔的回流液。

57下塔塔釜中的液空經(jīng)節(jié)流閥后送入上塔中部，沿塔板逐塊流下，參加精餾過程。只要有足夠多的塔板，在上塔的最下一塊塔板上就可以得到純度很高的液氧。液氧進入冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側，被下塔的氣氮加熱蒸發(fā)。蒸發(fā)出來的氣氧一部分作為產(chǎn)品引出；另一部分自下而上穿過每塊塔板進行精餾。氣體越往上升，其中氮的摩爾分數(shù)越高。

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塔中空氣的分離過程分為兩級，空氣首先在下塔進行第一次分離，獲得液氮，同時得到富氧液空。富氧液空送往上塔進行進一步的精餾，從而獲得純氧及純氮。上塔又分兩段，一段是從液空進料口至上塔底部，是為了將液體中氮組分分離出來，提高液體中的含氧量，稱為提餾段；從富氧液空進料口至上塔頂?shù)囊欢畏Q精餾段，它是用來進一步精餾上升氣體，回收其中氧組分，不斷提高氣體中氮組分的摩爾分數(shù)。

冷凝蒸發(fā)器是連接上下塔使二者進行熱量交換的設備，對下塔是冷凝器；對上塔是蒸發(fā)器。596061上塔內(nèi)部結構示意圖62下塔原理示意圖BUBBLINGAREAGASGASLIQUIDSEPARATIONLIQUIDFROMGASENTRAINMENTDEGASINGOFLIQUIDCLEARLIQUIDDOWNCOMERCLEARANCEOUTLETWEIRINLETWEIRTRAYSPACINGDOWNCOMERSEALPANINLETBAFFLEWEIRCRESTDOWNCOMER

SEALAREA636465塔板上氣體穿過液層液層底部屬鼓泡區(qū)液層表面屬泡沫區(qū)液層上方空間屬霧沫區(qū)6667精餾系統(tǒng)模型6869低溫液體儲存系統(tǒng)包括液氧儲槽和液氮儲槽，液氧泵，加熱水浴式汽化器。液態(tài)氧、氮儲槽結構為不銹鋼內(nèi)膽，夾層抽真空，充填珠光砂進行絕熱保溫。設有放空閥（根據(jù)設定壓力自動報警、放空）、安全閥和防爆片三重保護。儲槽設有液位高度顯示儀表。8.低溫液體儲存系統(tǒng)707172

三、空分設備的安全規(guī)定及一些事故案例73空分裝置的安全操作在正常生產(chǎn)時，冷凝蒸發(fā)器液氧中的乙炔、碳氫化合物是空分裝置的主要引爆源，必須對其嚴格控制。液氧的安全排放是冷凝蒸發(fā)器防爆的一個有力措施，不能忽視。

主冷液氧液位不能長期處于低液位，盡可能避免低液位，低液位易造成乙炔等CH化合物增濃，造成危險。

乙炔、碳氫化合物在液氧中的含量極限值規(guī)定如下:

化合物名稱正常值報警值停車值乙炔0.01PPm0.1PPm1PPm碳氫化合物30PPm以下50PPm100PPm74一些空分裝置的事故案例空分裝置主冷乙炔、碳氫化合物超標后，引發(fā)的主冷凝蒸發(fā)器爆炸。75保溫材料排放不當引起冷箱爆炸預防措施：

1.嚴格按照規(guī)定珠光砂排放規(guī)程；2.必須首先打開主冷箱頂部和板式冷箱頂部的所有人孔，適量通入冷箱密封氣進行徹底加溫；3.與此同時必須將冷箱內(nèi)所有設備加溫至常溫；4.然后檢查冷箱內(nèi)氣體的氧含量，若其氧含量超20.95%，