空分設(shè)備及工藝介紹

空分設(shè)備及工藝介紹2/4/20251

近年來,隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,為冶金、石化、化工和航天等工業(yè)領(lǐng)域配套的大中型空分設(shè)備得到迅速發(fā)展和廣泛的應用。作為我國重大裝備工業(yè)的空分設(shè)備制造業(yè),已經(jīng)走過了半個多世紀的歷程,特別是在國內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展的浪潮中,國產(chǎn)空分設(shè)備業(yè)主久了輝煌的業(yè)績;近10年來,空分設(shè)備的制氧規(guī)模從15000m3/h等級擴展到50000m3/h等級;每年生產(chǎn)的空分設(shè)備制氧總量也從每小時十幾萬立方米增加到一百萬立方米。與此同時,空分技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和應用,如采用規(guī)整填料塔及全精餾無氫制氬技術(shù)、新型的內(nèi)壓縮流程技術(shù)、先進的高級控制技術(shù)、各種先進配套部機的應用更完善的安全運行和操作技術(shù)等.1.介紹2/4/20252特別是近5年,我國新建和在建空分設(shè)備的制氧總量超過了以往50年的總量;技術(shù)的發(fā)展和應用比歷史上任何時期都迅速和頻繁.我公司采用10000m3/h空分采用液氧自增壓流程.是在*****行業(yè)首家利用深冷法制氧、全面使用純氧燃燒技術(shù)的企業(yè)，*****行業(yè)是空分設(shè)備又一新的應用領(lǐng)域。1.介紹2/4/20253

我公司制氧站于****年初籌劃立項，******中旬開始破土動工，******順利結(jié)束空分設(shè)備的裸冷工作，并對部分缺陷進行處理。****日進行空分設(shè)備的常溫啟動，歷時約60小時，空分設(shè)備順利出氧，一次開車成功，并向***爐送出合格氧氣！1.介紹2/4/202541.介紹空氣分離方法變壓吸附分離變壓吸附法是利用分子篩對氧或氮的吸附性能不同的特性，且通過壓力變化而實現(xiàn)氧氮分離的方法。一般產(chǎn)品純度不高，回收率低。膜分離膜分離法是利用膜對氧氮透過性不同進行空氣分離，氧純度很低。也是一般產(chǎn)品純度不高，回收率低。精餾分離2/4/202551.介紹精餾設(shè)備下塔、主冷凝蒸發(fā)器上塔、主冷凝蒸發(fā)器粗氬Ⅰ、粗氬Ⅱ、粗氬冷凝器純氬蒸發(fā)器、純氬塔、純氬冷凝器系統(tǒng)介紹：原料空氣

空壓機

空冷系統(tǒng)

熱交換系統(tǒng)

純化系統(tǒng)

膨脹機

加壓預冷純化制冷儲存系統(tǒng)

產(chǎn)品壓縮機或用戶

精餾系統(tǒng)

換熱氣氧氣氮液氧液氮控制系統(tǒng)計算機控制2/4/202562.概述精餾原理氣化蒸發(fā)沸騰液化物相氣液相平衡精餾2/4/202573.詞匯氣態(tài)化(氣化)：將物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)并伴隨著吸熱的過程稱為氣態(tài)化，也就是經(jīng)常簡稱的氣化。蒸發(fā)：氣態(tài)化如果只是從液體的外部自由表面產(chǎn)生，那么這種過程稱為蒸發(fā)，并且在任何一個溫度下可以取某一個速度進行。2/4/202583.詞匯沸騰：氣泡的生成如果不僅在液體的自由表面，并且在整個體積內(nèi)進行，這種氣態(tài)化稱為沸騰。與蒸發(fā)的區(qū)別在于沸騰是在特定的溫度(所謂的沸騰溫度或沸點)下進行。液化（冷凝）：將物質(zhì)從氣態(tài)變成液態(tài)并伴隨著放熱的過程稱為液化或冷凝。2/4/202593.詞匯物相：如果系統(tǒng)狀態(tài)的參數(shù)值在系統(tǒng)所有各點都是一致或者作連續(xù)的變化而沒有突變，那么這種系統(tǒng)就稱為單相的或均一的系統(tǒng)。具有一定數(shù)量并在整個質(zhì)量中是物理性質(zhì)均一的物質(zhì)稱為物相。如果用任意的方法將物相分成幾部分，那么所有部分的狀態(tài)是相同的。2/4/2025103.詞匯汽液相平衡在封閉容器中,如圖所示。在一定條件下，液相中各組分均有部分分子從界面逸出進入液面上方氣相空間，而氣相也有部分分子返回液面進入液相內(nèi)。經(jīng)長時間接觸，當每個組分的分子從液相逸出與氣相返回的速度相同，或達到動平衡時，即該過程達到了相平衡。平衡時氣液兩相的組成之間的關(guān)系稱為相平衡關(guān)系。它取決于體系的熱力學性質(zhì)，是蒸餾過程的熱力學基礎(chǔ)和基本依據(jù)。相平衡是物質(zhì)在各相之間分布的平衡。達到平衡之后，各相的組成和數(shù)量不隨時間改變.2/4/202511精餾：先將氣體混合物冷凝為液體，然后按照各組分蒸發(fā)溫度的不同將他們分離的過程。精餾的原理：將空氣冷凝為液體，然后按照各組分蒸發(fā)溫度的不同將空氣分離。（通俗的講就是多次部分蒸發(fā)部分冷凝）3.詞匯

在一個標準大氣壓下，氧被冷卻到90.188K，氮被冷卻到77.36K，氬被冷卻到87.29K都變成液態(tài)。t＝T－273.162/4/2025124.精餾原理4.1單組分汽－液相平衡壓力與溫度的關(guān)系式： P=ψ(T)飽和蒸汽壓曲線汽液相平衡曲線液相區(qū)氣相區(qū)氣相區(qū)臨界點2/4/2025134.精餾原理氧蒸汽壓與溫度曲線2/4/2025144.精餾原理氮蒸汽壓與溫度曲線2/4/2025154.精餾原理氬蒸汽壓與溫度曲線2/4/2025164.精餾原理4.1一次部分汽化和多次部分汽化xFx1y1加熱器分離器冷凝器特點：分離效果差2/4/2025174.精餾原理（一次部分汽化t-x-y）x或y溫度t0100組分％ABFLCG泡點線露點線xFyFt1x1y1xwP＝定值2/4/2025184.精餾原理4.2多次部分汽化2/4/2025194.精餾原理（多次部分汽化）xFx1x2x3y1y2y3y3或xD分離器分離器分離器加熱器加熱器冷凝器冷凝器冷凝器加熱器2/4/2025204.精餾原理（多次部分汽化t-x-y）x(y)溫度t0100組分％ABFLxFy3t3x1y1xwP＝定值123y2x2x3t2t12/4/2025214.精餾原理（多次部分汽化）xFx1x2x3y1y2y3y3或xD多次部分汽化的缺點：流程過于龐大；設(shè)備費用極高；部分汽化需要加熱劑；部分冷凝需要冷卻劑；能量消耗大；純產(chǎn)品的收率很低。2/4/2025224.精餾原理4.3多次部分汽化帶回流2/4/2025234.精餾原理（多次部分汽化帶回流）原料V0L1V1L0Vn-1VnLnLn-1L3V2Vn-2冷源加熱蒸汽L’0L’1L’2V’1V’2V’3V’n-1L’n-1V’nL’n熱源2/4/2025244.精餾原理（帶回流多次部分汽化t-x-y）x(y)溫度t0100組分％ABFLxFy3x1y1xwP＝定值y2x2x31232/4/2025254.精餾原理（多次部分汽化帶回流）2/4/2025264.精餾原理（多次部分汽化帶回流）塔板的作用塔板的作用是提供氣液分離的場所；每一塊塔板是一個混合分離器，并且足夠多的板數(shù)可使各組分較完全分離。因此每一塊塔板是一個混合分離器，經(jīng)過若干塊塔板上的傳質(zhì)后（塔板數(shù)足夠多），即可達到對溶液中各組分進行較完全分離的目的。2/4/2025274.精餾原理（多次部分汽化帶回流）回流的作用回流的主要作用就是提供不平衡的汽液兩相，而構(gòu)成汽液兩相接觸傳質(zhì)的必要條件。精餾塔內(nèi)由于塔頂?shù)囊合嗷亓骱退椎钠嗷亓鳎瑸槊繅K塔板提供了汽、液來源。2/4/2025284.精餾原理4.4氧、氮混合物汽液相平衡曲線2/4/2025294.精餾原理4.5氧、氮混合物汽液相平衡曲線2/4/2025304.精餾原理4.6氧、氮精餾2/4/2025314.精餾原理4.7篩板工作示意圖2/4/2025325.精餾設(shè)備與操作精餾塔分類板式塔精餾塔填料塔2/4/2025335.精餾設(shè)備與操作板式塔2/4/2025345.精餾設(shè)備與操作填料塔2/4/2025355.精餾設(shè)備與操作5.1填料塔填料塔以填料作為氣液接觸元件，氣液兩相在填料呈中逆向連續(xù)接觸。2/4/2025365.精餾設(shè)備與操作填料分類填料實體填料網(wǎng)體填料拉西環(huán)θ環(huán)十字環(huán)螺旋環(huán)短拉西環(huán)鮑爾環(huán)-階梯環(huán)鞍形填料弧鞍形（馬鞍）填料矩鞍形（槽鞍）填料波紋板填料柵條填料θ網(wǎng)環(huán)雙層θ網(wǎng)環(huán)壓延孔環(huán)網(wǎng)鞍填料波紋網(wǎng)填料空分設(shè)備用2/4/2025375.精餾設(shè)備與操作填料塔特點：壓力降小，生產(chǎn)能力大。由于它是規(guī)整結(jié)構(gòu)，故壓力降較—般亂堆填料低，因而空塔速度可以提高。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，具有很大的比表面，且填料的結(jié)構(gòu)能促進氣液分布均勻化，使傳質(zhì)效率提高。操作彈性大。2/4/2025385.精餾設(shè)備

與操作空分設(shè)備中的填料及內(nèi)件2/4/2025395.精餾設(shè)備與操作空分設(shè)備中的填料及內(nèi)件——波紋板填料2/4/2025405.精餾設(shè)備與操作空分設(shè)備中的填料及內(nèi)件——填料支撐2/4/2025415.精餾設(shè)備與操作空分設(shè)備中的填料及內(nèi)件——填料壓圈2/4/2025425.精餾設(shè)備與操作空分設(shè)備中的填料及內(nèi)件——液體收集器2/4/2025435.精餾設(shè)備與操作空分設(shè)備中的填料及內(nèi)件——液體分布器2/4/2025445.精餾設(shè)備與操作5.4操作5.4.1板式塔正常鼓泡：蒸汽上升的速度達到一定數(shù)值后，塔板上就會出現(xiàn)全面均勻的鼓泡，氣體激烈的攪動著液體，使液體呈薄膜狀半懸浮地運動著，氣、液相接觸最好。同時有少量的液體被噴成霧沫分散在氣相中。2/4/2025455.精餾設(shè)備與操作不均勻鼓泡：蒸汽上升的速度較小，只能在塔板上的局部地區(qū)以鏈狀氣池的狀態(tài)穿過液層，鼓池地區(qū)也是不固定的，在不鼓泡地區(qū)液體將從小孔中漏下。不均勻鼓泡義稱液漏現(xiàn)象。在不均勻鼓泡時氣、液相的接觸很差，是設(shè)汁和操作時不允許出現(xiàn)的。2/4/2025465.精餾設(shè)備與操作霧沫夾帶：蒸汽速度進一步增大，或板間距太小，沒有足夠的使氣、液分離的空間時，蒸汽將夾帶著液體上升到另一塊塔板上，使塔板效率降低，這種情況稱霧沫夾帶，在篩板塔設(shè)計中是不允許的。2/4/2025475.精餾設(shè)備與操作液泛：蒸汽速度過大，使塔板阻力過大，液體不能從上—塊塔板流到下一塊塔板，氣、液相間的對流停止，精餾工況被破壞，這種情況稱為液泛。液泛是塔板設(shè)計及操作時絕對不允許的。2/4/2025485.4.2填料塔可用填料層的△p/z~u關(guān)系圖來說明，下轉(zhuǎn)折點稱為“載點”，上轉(zhuǎn)折點稱為“泛點”，將△p/z~u關(guān)系線分為三個區(qū)域。①恒持液量區(qū)持液量：操作時單位體積填料層內(nèi)持有的液體體積。氣速較低時，液體的流動與氣速無關(guān)，所以持液量不變。2/4/202549②載液區(qū)氣速增大到一定時，氣流開始阻礙液體下流，持液量開始增加，出現(xiàn)攔液現(xiàn)象，此點為載點。③液泛區(qū)氣速再增大時，液相變?yōu)檫B續(xù)相，氣相變?yōu)榉稚⑾?，雙膜傳質(zhì)變?yōu)楣呐輦髻|(zhì)，出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，此點為泛點。2/4/2025506.故障及維護正常運行中的塔應主要是操作原因或操作不當造成設(shè)備的損壞等精餾塔投運應從小負荷開始調(diào)試，達到要求后，逐漸提高負荷。檢查采出量是否合理。如果核算結(jié)果采出量大于合理采出量。首先應在全回流條件或采出量減小條件下操作，使塔頂達到分離指標。在塔頂產(chǎn)品達標的前提下，逐漸加大采出，同時提高回流比，以保證塔兩端的分離要求。2/4/2025516.故障及維護當塔兩端均達到要求后，可逐漸提高進料量，使之達到設(shè)計能力。塔板或填料堵塞。2/4/202552總結(jié)空分精餾分離是利用組分的沸點不同。相平衡原理。空分裝置中的精餾設(shè)備。2/4/2025539、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。2月-252月-25Tuesday,February4,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。20:06:5920:06:5920:062/4/20258:06:59PM11、夫?qū)W須志也，才須學也，非學無以廣才，非志無以成學。2月-2520:06:5920:06Feb-2504-Feb-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。20:06:5920:06:5920:06Tuesday,February4,2025