空分设备及深冷空分工艺流程.docx

(完整)空分设备及深冷空分工艺流程

(完整)空分设备及深冷空分工艺流程

空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。

目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置，也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而言，主要有四种，即高压、中压、高低压和全低压流程。我国空分设备的生产规模已经从早期只能生产20m3/h（氧）的制氧机,发展到现在具有生产20000m3/h、30000m3/h和50000m3/h(氧）的特大型空分设备的能力.

空分设备从工艺流程来说可以分为5个基本系统：

杂质的净化系统：主要是通过空气过滤器和分子筛吸收器等装置，净化空气中混有的机械杂质、水分、二氧化碳、乙炔等。

空气冷却和液化系统:主要由空气压缩机、热交换器、膨胀机和空气节流阀等组成，起到使空气深度冷冻的作用.

空气精馏系统：主要部件为精馏塔（上塔、下塔）、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀.起到将空气中各种组分分离的作用

加温吹除系统:用加温吹除的方法使净化系统再生。5仪表控制系统：通过各种仪表对整个工艺进行控制。

深冷空分制氮

深冷空分制氮以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氮气。

1。 深冷制氮的典型工艺流程

整个流程由空气压缩及净化、空气分离、液氮汽化组成.1。1 空气压缩及净化

空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机,压缩至所需压力，然后送入空气冷却器，降低空气温度。再进入空气干燥净化器，除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。

1.2 空气分离

净化后的空气进入空分塔中的主换热器,被返流气体(产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，液空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发，同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气,冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液，另一部分作为液氮产品出空分塔。

由冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约130K进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量，膨胀后的气体一部分作为分子筛的再生和吹冷用,然后经消音器排入大气。

1。3 液氮汽化

由空分塔出来的液氮进液氮贮槽贮存，当空分设备检修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道。深冷制氮可制取纯度≧99.999％的氮气。

2. 主要设备简介2。1 空气过滤器

为减少空气压缩机内部机械运动表面的磨损，保证空气质量，空气在进入空气压缩机之前，必须先经过空气过滤器以清除其中所含的灰尘和其他杂质.目前空气压缩机进气多采用粗效过滤器或中效过滤器。

空气压缩机

按工作原理,空气压缩机可分为容积式和速度式两大类。目前空气压缩机多采用往复活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机和螺杆式空气压缩机。

空气冷却器

是用来降低进入空气干燥净化器和空分塔前压缩空气的温度，避免进塔温度大幅度波动，并可析出压缩空气中的大部分水分。通常采用氮水冷却器（由水冷却塔和空气冷却塔组成：水冷塔是用空分塔内出来的废气冷却循环水，空冷塔是用水冷塔出来的循环水冷却空气）、氟里昂空冷器.

2。4 空气干燥净化器

压缩空气经空气冷却器后仍含有一定的水分、二氧化碳、乙炔和其他碳氢化合物。被冷冻的水分和二氧化碳沉积在空分塔内会堵塞通道、管道和阀门,乙炔积聚在液氧内有爆炸的危险，灰尘会磨损运转机械。为了保证空分装置的长期安全运行，

必须设置专门的净化设备，清除这些杂质。空气净化的最常用方法是吸附法和冻结法。目前国内在中小型制氮装置中广泛采

必须设置专门的净化设备，清除这些杂质。空气净化的最常用方法是吸附法和冻结法。目前国内在中小型制氮装置中广泛采

用分子筛吸附法。

2。5

空分塔

空分塔内主要包括有主换热器、液化器、精馏塔、冷凝蒸发器等。主换热器、冷凝蒸发器和液化器为板翘式换热器是一

种全铝金属结构新型组合式间壁式换热器，平均温差很小,换热效率高达98-99％。精馏塔为空气分离的设备,塔设备的类型按内件划分，设置筛孔板的称筛板塔，设置泡罩板的称泡罩塔，堆放填料的称填料塔。筛孔板结构简单、便于制造、塔板效率高，因此在空分精馏塔中被广泛使用。填料塔主要用于直径小于0.8m，高度不大于7m的精馏塔。泡罩塔由于结构复杂、制造困难现已很少使用.

2.6

透平膨胀机

是制氮装置用来产生冷量的旋转式叶片机械，是一种用于低温条件下的气体透平.透平膨胀机按气体在叶轮中的流向分

为轴流式、向心径流式和向心径轴流式;按气体在叶轮中是否继续膨胀又分为反击式和冲击式，继续膨胀为反击式,