深冷制氮设备富氧空气的回收利用(朱银在)
深冷制氮设备扩能改造
（ｕｙｎ ｒｎｈ Ｓｎｐ ｃ Ｐｔ ｃｅ ｃｌＣ ． ｔ．Ｌ ｏ ａｇ ｅ ａ ７０ ２ ｈｎ） Ｌ ｏａｇ Ｂ ａｃ ， ｉ ｅ ｅｒ ｈｍｉ ｏ ｄ， ｕｙ ｎ，Ｈ ｎｎ ４ １ １ ，Ｃ ｉ ｏ ｏ ａ ，Ｌ ａ
１ 前言
随着 中石化洛阳分公 司的发展 ，炼油装置正常 生产用氮量已超过 了原配套的 Ｋ Ｎ １０ Ｄ 一 ００型制氮设 备的产氮能力 ．氮气不足 已影响到炼油装置正常生 产和开、 停工检修 。为了缓解生产用氮的供需矛盾 。
机、 氮压机进行 了检修。
３１ 设备改造 ． ３１１ 离 心机 ．．
能力进行了设计 。 充分利用 了原有配套设备、 管线和
基础 ． 对原来存在的问题进行 了优化和改进 ， 控制系
对膨胀机 冲击。 。 ． 统改为 Ｐ Ｃ Ｌ 控制 ， 改造流程见图 １图中加粗的部分 ３１４ 空气分离系统 （ 把 Ｋ Ｎ １０ Ｄ 一００配套的冷箱内分馏塔、 液化器 、 主 为更新的设备或改造后的流程 ） 。
【ｂｔ ｃ Ｔ ｅ ｅｏｓｕｔｎｓ ｔ ｆ Ｄ －Ｏ０ｄｅ ｆｅ ｎ ｉ ｇ ａｉ ａ Ａ ｓ ａ 】 ｈ ｃ ｔｃｏ ｔｕ ｏ Ｋ Ｎ Ｉ０ ｅ ｅ ｉ ｎｒ ｅ ｍ ｋ ｇ － ｒｔ ｒ ｎｒ ｉ ａ ｓ ｐ ｒｚｇ ｔ ｎ ｏ ｎｍ
ｃ ｉｅ ｗａ ｒｓ ｎｅ ａ ｄ ｈ ｕｐ ｔ ｉｃｅ ｓ ｄ ｆ ｍ １ ０ ｍＳ ｔ １ ０ ｈ ｆ ｒ ｔｅ ｒｃ ｎ ｈｎ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｎ ｔｅ ｏ ｔｕ ｎ ｒａｅ ｒ ｏ ０ ０ ／ ｏ ０ ｍＶ ａｔ ｈ ｅ ｏ － ｈ ６ ｅ ｓ ｃｉｎ Ｉ ｓ ｍｍａｉｅ ｔｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ｉ ｏ ｔ ｔ ． ｔ ｕ ｕ ｒ ｏ ｒｚ ｄ ｈ ｒｂｅ ｎ ｃ ｍｍｉｓｏ ｉｇ ａ ｄ ｓ ｌｉｇ ｍｅｈ ｄ ， ａ ｄ ｃ ｍ ａｅ ｓｉｎｎ ｎ ｏｖｎ ｔ ｏ ｓ ｎ ｏ ｐ ｒｄ
深冷法制氧和变压吸附制氧在富氧炼铜中的应用对比讲解
无论是小型或大型应用分子筛制氧装置，其工作
２变压吸删氧法
妻差鎏蒿尊竺磊差筹茎装主篙需鬣主
２．１
厦理
部清除，但并不能够成爆炸危险。而且，变压吸附法
变压吸附法即ＶＰＳＡ法，其基本原理是基于分分离氧气装置是在常温常压下进行，在后续氧气管道子筛对空气中的氧、氮组分具有选择性吸附而使空气和氧气储罐中不可能累计这些爆炸成分，因而变压吸中氧氮分离从而获得氧气。当空气经过压缩，经吸附附装置不存在类似深冷制氧的空分塔那样的危险性。
近１０年来，变压吸附制氧法发展迅速，其在灵活、多变的用氧场合中很有优势，很有竞争力，被迅速普及。从经济性、安全性分析，氧气浓度在９５％以下、制氧规模在１０
０００
ｒｎ３／ｈ（折合纯氧）以下的工业
用氧规模，变压吸附制氧完全可以取代传统的深冷法制氧。
１深冷空气分离法
１．１原理
深冷法是将空气压缩、冷却，并使空气液化，利用氧、氮组成的沸点的不同（在大气压下氧沸点为９０Ｋ，氮沸点为７７Ｋ）．在精馏塔板上使气、液接触，进行质、热交换，高沸点的氧组分不断地转入蒸气中冷凝成液体，低沸点的氮组分不断地转入蒸气之中，是上升的蒸气中含氮量不断地提高，而下流液体中氧量越来越高，从而使氧、氮分离，这就是空气精馏。此法无论是空气液化或是精馏，都是在１２０Ｋ以下的温度条件下进行的，故又称为低温法空气分离。深冷制氧法特点是生产量大，氧气纯度高（＞９９．６％Ｏ：），在大型、特大型用氧场合具有优势。
产气成本约０．６元／ｍ３安全性安全性低
可调性气体产品产量、纯度不可调．灵活性差．
经济适用性
篇釜荔暑？类多・气体纯度高＇适用大型或特大型
加压吸附，降压解吸．利用氧氯吸附能力不同达到分离．Ｔ艺流程简单．设备少．投资省．可靠性稍低．常温操作
制氮机富氧尾气回收再利用改造方案
制氮机富氧尾气回收再利用改造方案
1、燃烧是燃料快速氧化并发出光和热的过程，富氧燃烧是指助燃用的氧化剂中的氧浓度高于空气中的氧浓度。
2、富氧燃烧对所有燃料（包括气体、液体、固体）在绝大多数工业锅炉均适用。
3、XXX公司动力车间目前有4台900Nm³PSA制氮机。
长期运行2台。
4、制氮机运行工况与回收气体的总氧量如下表：
5、由上表可见：
⑴、制氮量为1800 m³/h的生产情况下产生富氧解吸气量为3600 m³/h。
⑵、含氧量在30％，残压可保持在100KPa左右不影响制氮机的正常运行。
6、制氮机富氧尾气回收方案：
⑴、制氮机富氧尾气经过过滤→净化→吸附→解吸→排放的过程，是洁净的，不需要再预处理。
⑵、可以利用尾气残压进行管道输送，不增加加压设备。
⑶、经了解XXX厂的燃烧配风量预计在20000 m³/h左右，远远大于富氧解吸气量。
⑷、设计把XXX公司制氮机尾气排放管通过DN400管道连接，直接输送到刚玉燃烧配风机各吸风口。
⑸、此管线不安装阀门，不能阻碍制氮机排气。
7、具体成本分析如下表：
8、富氧尾气利用需一次性投入DN400的管线安装费用。
9、预计12万/百米（含土建、支架）。
10、计算综合氧含量22.3％，如匹配部分烧嘴使用氧含量27％后助燃效果要明显一些。
11、系统整体运行成本不会增加。
浅析深冷空气分离法在制氧系统中的应用
浅析深冷空气分离法在制氧系统中的应用地球生物和人类的发展与氧气息息相关。
随着社会和经济的快速发展，氧气的地位和作用日趋重要，其需求量也越来越大。
特别是在现代工业和医药产业中，氧气的应用愈加广泛，地位更加突出。
因此，研究节能、环保、安全、高效、高纯度的制氧技术，已经成为氧气制造企业关注的重点。
本文研究了深冷空气分离法在制氧系统中的应用，对氧气的制造与提取有一定的现实指导意义。
标签：深冷空气分离法；制氧系统；应用1、深冷空气分离法的特点及安全性（1）最为常见的空气中沸点较高的杂质有水、二氧化碳等，需要在常温的情况下提前进行清除，这样能够避免设备内的通道堵塞，提高工作效率。
（2）液態的氧由于长期弱放电的原因会成为深蓝色的液体，被称为臭氧，它极易产生爆炸。
（3）针对制造低温设备的原材料，最为关键的要求就是需要这一材料在低温的情况之下拥有很大的强度和韧性，加之优质的焊接、加工性能。
（4）由于空气中含有易爆物质乙炔和碳氢化合物，它们一旦进到空分塔内，并且达到相应的温度那么就可能会发生会强的烈爆炸事故，从而导致危险事故发生。
这就表示在操作时需要设置净化设备从而及时清理这些物质。
（5）在存储低温液体的容器之中，在外部的热量导入其中之时将会有一些低温液体因为受热而成为气体，从而导致压力的上升，为了防止这一情况的出现，需要进行安装可靠的安全设备。
（6）低温液体漏入基础，会造成基础的冻裂，设备可能出现倾斜状况，这种情况下必须要保证设备、管道和阀门这三方的密闭程度，同时也不能忽略热胀冷缩情况下所出现的应力和变形现象。
（7）由于低温液体对于碳素钢版形成长时间的冲击，这就会造成钢板的易断裂，考虑到这一情况，需要避免使用碳素钢材质来做排放低温液体的管道和排放槽的组成成份。
（8）氮气和氩气属于窒息性气体，因此其液体的排放管需要牵引到室外。
2、深冷空气分离法制氧工艺组成（1）空气压缩系统。
即离心式空压机、为空分装置提供原料空气。
深冷制氮设备富氧空气的回收利用
１ ＫＤ －００型 制 氮 设 备 运 行 情 况 ｕ Ｎ ３０ Ｊ
Ｋ Ｎ３ ０ Ｄ － ０型 制 氮 设 备 加 工 空 气 量 为 １０ ０～ ０ ００
１００ ３ｈ ２ ０ ｍ ／ ，氮 产 量 为 ３ ０ ０ ０～３ ０ ｒ ／ ，同 时 产 生 ５ ０ｎ ｈ ３
制 氮设 备 分子 筛纯 化 系统 为有 热再生 ，每 ８小 时 分 子 筛 吸 附 器 就 需 要 切 换 １次 ，加 热 再 生 。 Ｋ Ｎ ３０ Ｄ ． ０型制 氮 设 备 分 子 筛 纯 化 系 统 运 行 １ 周 ０ 个 期 再生气 量 与 温度 随时 间 的变 化 曲线 如 图 ２所示 。
Ｐ． Ｃ ｉａ） Ｒ． ｈｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｏ ｍｅ ｔｔ ｅ ｒｑ ｉｅ ｎ ｓｆｏ ｓｗａ ｅ ｔｅ ｔ ｎ ， ｏ ｙ ｅ — ｃ ｏ ｕ ｔｏ ｎ ｓｒ ｃ ： ｅ ｈ ｅ ｕ ｒｍｅ ｔ ｒｍ ｅ ｇ ｒ ａｍｅ ｔ ｘ ｇ ｎ ｒ ｈ ｃ ｍｂ ｓｉｎ ａ ｄ ｉ Ａ ｘｄ ｔｏ ｎ ｐ ｔｏ ｈ ｍｉ ａ ｏ ｉ ａｉｎ ｉ ｅｒｃ ｅ ，把 分子 筛 内 的杂质
带 出 ；另 一 部 分 富 氧 空 气 直 接 排 空 。Ｋ Ｎ３ ０ Ｄ ．０ ０型
制 氮 设备 分 子 筛 纯 化 系统 部 分 工 艺 流 程 如 图 １ 所
示 。再生 气量 的大 小 由 Ｖ１１ ２ ５阀调 节 。 １ ２ 分 子筛 纯 化系统 运 行分析 ．
随着 中 国石化 股份 公 司洛 阳分公 司 的发展 和科 学技 术 的进步 ，对 能源 的充 分利 用及 提高 经济 效益 显得 十分 重要 。作 为公 用工 程之 一 的制 氮设 备 向炼
油和化 纤 生 产 提 供 保 安 氮 气 ，伴 随 产 生 的 副 产 品
论深冷空气分离法在制氧系统中的应用
论深冷空气分离法在制氧系统中的应用摘要：在自然界的分布中，较广泛的气体是氧气，在常温、常压条件下氧气呈无色、透明等状态，化学性质较活跃，与其他物质易混合，并形成新的化合物。
在制氧系统中应用深冷空气分离法，主要考虑作业要求、实际条件、氧气自身不具有燃烧性特点等，借助其较强的助燃性，在工业生产中发挥重要作用，加快工业生产速度，提高产品质量，在我国经济发展中占重要地位。
关键词：深冷空气分离法；制氧系统引言：在制氧系统中应用深冷空气分离法，能把空气分离成氮与氧，整个过程较复杂也有一定的难度。
同时，液态空气所组成的液氧、液氮在同一大气压力条件下所呈现出的沸点不同，氧的沸点-183度，氮的沸点-196度，还需在处理时特别注意，先对空气液化处理，再进行蒸发。
此阶段沸点低的气体先蒸发，沸点高的气体依然是液体，需反复液化、蒸发处理，才能保证氧氮分离成效，在制氧系统中发挥着重要作用。
一、深冷空气分离法内容探析（一）原理在氧气生成方面，深冷空气分离法是必要条件，工作原理是依据气体液化技术，把空气中的各类组成物质按照沸点进行划分。
并经过多次、连续的蒸发处理，有效分离出来冷凝空气中各类组成物质的成分，整个过程需低于120k温度条件下作业，保证良好的实践成效[1]。
深冷空气分离法的工作原理如图1所示，需在实践作业阶段工作人员能对此细致分析，重点考虑作业条件及各项要求，避免引发常规问题。
图1 深冷空气分离原理（二）制氧能耗在制氧过程中，一般情况下会采用每1m3氧气的电能消耗进行衡量，会影响深冷空气分离法的应用程度。
对此，要重点考虑制氧能耗的影响因素，其中就包括压力。
如果压力范围在6-10MPa区间，能耗为1.5-1.7kw/m3；如果压力范围在0.45-0.7MPa区间，能耗为0.45-0.7kw/m3，也是大型分装装置生产中的主要方式之一。
例如：在实践过程中对空气中待分离组分的物理性质分析如表1所示，了解到空气中的组成包括氮、氧、氩、氙、氟、氦等，在体积、沸点、临界温度、临界压力等方面均明显不同，需在作业中依据具体的信息数据有效控制，才能保证综合质量。
深冷空气分离法在制氧系统中的应用研究
深冷空气分离法在制氧系统中的应用研究摘要氧气是空气的重要组成部分，对于我们的生产和生活都有着不可缺少的重要意义。
尤其是在工业生产中，需要大量的氧气来提高产品的生产质量和效率，因此，能够制取大量氧气的工业方式就显得尤为重要。
本文通过研究深冷空气分离方法在制氧系统中的应用，旨在为工业制氧模式，提供一种新的手段。
关键词氧气；深冷空气；制氧系统；应用引言地壳中含量最多的元素是氧，氧气在空气中含量也达到21%，仅次于氮气。
氧气与人类的生活息息相关，所有的生物进行呼吸作用，都需要氧气，同时，现代医学和工业的发展，也离不开氧气，因此，如何制备出高纯度的氧气，是现代科学研究的一个重要课题。
1 深冷空气分离制氧的原理根据对空气中组分的分析，空气主要含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳和水蒸气等。
其中，氧气和氮气占有绝大部分，含量达到99%以上。
通过对空气中其他组分的分离，可以获得纯净的氧气，通常用的方法有膜分离法、吸附法和深度冷冻法。
其中，深度冷冻法简称深冷法。
深冷法的原理就是根据不同的气体具有不同的沸点，将空气净化、压缩，通过热交换方式将空气变为液态，然后根据每种气体沸点的不同，进行蒸馏，获得所需要的纯净氧气、氮气或稀有气体。
深冷法制取氧气具体分为两步：第一步，将净化后的空气进行制冷、液化；第二步，利用双蒸馏塔，通过对液态空气进行精馏，获得液态氧和液态氮。
2 深冷空气分离制氧的特点氧气的沸点为-183℃，氮气的沸点为-196℃，利用深冷法制氧，要将空气进行液化处理，然后利用氧气的沸点温度，再进行与氮气的分离[1]。
深冷法制氧的特点有：2.1 对材料要求高对空气进行液化处理时，主要依靠将空气体积压缩和热交换的方式。
因此，制造低温的设备材料，一定要有较强的耐压能力，并且对接口焊接要求也比较高，通常用的材料多为合金。
同时，为了防止外源热量的传入，所选用的材料必须安装保冷箱，对于管道也要用对热绝缘性较好的材料进行包裹，同时，保冷箱的填充物也要选用一些对热传导比较惰性的材料。
深冷制氮空分富氧空气的回收利用探究
深冷制氮空分富氧空气的回收利用探究摘要：在工业中，氮气发生器广泛应用于石化、液化、冶金、食品、医药和电子等行业。
制氮机氮产品可用作工具气体、工业原料和制冷剂，是工业生产所必需的公共设备。
制氮机主要采用低温空气分离、膜分离和分子筛压力吸附三种技术。
深冷空气分离方法采用空气中氧和氮沸点的不同原理，应用低温压缩、冷却和蒸馏原理生产液氮和液氧。
本发明的优点是低温液氮和液氧可以大规模生产；缺点是投资规模大，通常用于钢铁和化工行业，氮、氧需求量大。
膜分离方法是以空气为原料，在一定的压力下，氧、氮以不同的速度进入膜释放氧、氮。
此方法具有结构简单、阀门未切换和体积小等优点。
但是，由于膜材料主要依赖进口，目前价格昂贵，扩散率低，因此主要应用于小流量的特殊场合，例如移动式制氮机。
本文主要分析了深冷氮气分离中富氧空气的回收利用。
关键词：深冷制氮；富氧空气；回收利用引言氮气化学性质稳定，熔点和沸点低。
它经常用作密封气体、保护气体和冷却气体，也广泛用于石油化工生产和其他工业。
随着工业化的加强，公共生产对氮的需求逐年增加。
虽然以往的制氮方法正在实施，但制氮过程的节能环保也引起了人们的关注。
在低温制氮工艺中，富氧空气是最有价值的补充，回收利用已成为制氮工艺优化和创新的中心。
1、常规分子筛变压吸附制氮工艺压缩机压缩空气时，压力会增加到设计压力。
第一次脱水后，过滤空气中的碳氢化合物污染等杂质，然后第二次脱水干燥后，油进入塔内，除去油，进入气藏。
干燥的空气分为两部分。
一部分用于干燥塔的再生，另一部分进入分子筛吸附塔。
空气中的氧气被分子筛的选择性吸附特性吸收，剩馀的氮进入氮气池。
这一过程需要两个阶段:干燥和脱水。
脱水的第一步是降低脱水温度，从空气中除去大部分的气态水，实现完全脱水。
氟利昂冰箱用于生产低温，与低温制冷剂热交换降低了空气温度。
在一定的压力下，当温度低于空气的露点时，空气中的气水变成液体，空气中的气水部分可以从氟利昂冰箱中取出。
深冷制氮的工艺流程说明
深冷制氮的工艺流程说明深冷空气分离技术深度冷冻法分离空气是将空气液化后，再利用氧、氮的沸点不同将它们分离。
即，造成气、液浓度的差异这一性质，来分离空气的一种方法。
因此必须了解气、混合物的一些基本特征：气-液相平衡时浓度间的关系：液态空气蒸发和冷凝的过程及精馏塔的精馏过程。
1. 空气的汽-液相的平衡，物质的聚集状态有气态、液态、固态。
每种聚集态内部，具有相同的物理性质和化学性质并完全均匀的部分，称为相。
空气在塔内的分离，一般情况下，物料精馏是在汽、液两相进行的。
空气中氧和氮占到99.04%，因此，可近似地把空气当作氧和氮的二元混合物。
当二元混合物为液态时，叫二元溶液。
氧、氮可以任意比例混合，构成不同浓度的气体混合物及溶液。
把氧、氮溶液置于一封闭容器中，在溶液上方也和纯物质一样会产生蒸汽，该蒸汽是由氧、氮蒸汽组成的气态的相混合物。
对于氧氮二元溶液，当达到汽液平衡时，它的饱和温度不但和压力有关，而且和氧、氮的浓度有关。
当压力为1at时，含氮为0%，2%，10%的溶液的沸点列于表1-5。
从表可知，随着溶液中低沸点组分（氮）的增加，溶液的组和温度降低，这是氧-氮二元溶液的一个重要特性。
空气中含氩0.93%，其沸点又介于氧、氮之间。
在空气分离的过程中，氩对精馏的影响较大，特别是在制取高纯氧、氮产品时，必须考虑氩的影响。
一般在较精确的计算中，又将空气看作氧-氩-氮三元混合物，其浓度为氧20.95%，氩0.93%，氮78.09%（按容积）。
三元系的汽液平衡关系，可根据实验数据表示在相平衡图上。
确定三元系的汽液平衡状态时，必须给定三个独立参数，除给定温度、压力外，需再细定一个组分浓度（气相或液相）平衡状态才能确定。
2. 压力-浓度图和温度-浓度图在工业生产中，气液平衡一般在某一不变条件下进行的。
在温度一定时可得如图1-13所示的压力-浓度的关系图（P-X图）。
图1-13是根据T=常数，绘出的氧、氮平衡系的P-X图，纵坐标为压力，横坐标取氮的液相及气相浓度（也可取氧的浓度）。
变压吸附制氮设备压紧装置优化改造
1861 装置现状中石化元坝净化厂空分空压单元设计有3套变压吸附制氮装置，装置采用常规变压吸附流程，设计单套制氮装置主要指标如下，产品气：流量≥1500 m 3/h，纯度氧含量≤0.5%，产品氮气压力≥0.65MPa （G），常压露点≤-40℃；原料气（净化风）：流量3×4500Nm 3/h，入口压力0.7～0.8Mpa，入口温度≤45℃，常压露点≤-40℃。
装置自2014年10月正式投运，半年后，发现制氮装置出口氮气滤芯被分子筛粉末频繁堵塞。
在进一步排查过程中，发现氮气缓冲罐中积压大量分子筛粉末。
通过对吸附罐内在用分子筛进行取样，发现分子筛破裂和粉化严重。
同时由于分子筛粉化，导致装置制氮能力下降至1000Nm 3/h左右，达不到设计指标（1500Nm 3/h）。
2 分子筛吸附装置优化改造2.1 调整气体流速考虑装置在充压期间，入口气体流速可能对分子筛床层产生冲击。
经测算，入口气体实际流速达0.63m/s，而设计入口流速最大为0.1m/s，需降低入口气体流速。
2.1.1 优化方案①通过计算管径应增大为DN50，因此在入口处增加DN50旁路。
②优化充压程序，充压期间打开入口旁路，关闭入口程控蝶阀。
2.1.2 应用效果制氮装置出口滤芯堵塞周期由3天延长至15天，粉化情况有所改善，但仍不能满足要求。
2. 2 气缸压紧装置改造设备原设计考虑用封头顶部压板压紧分子筛，分子筛与压板之间用200mm厚纤维垫隔离，防止分子筛随气流带出。
但设计未考虑分子筛的沉降，一旦分子筛沉降，顶部压板无法随分子筛沉降而移动压紧，床层分子筛在气流的带动下相互剧烈碰撞粉化。
图1 吸附塔气缸压紧装置改造示意图2.2.1 改造方案①封头小盲板处增加500mm高短节，短节管径300mm，气缸压紧装置安装于短节上部，压板与分子筛间用厚100m m 的纤维压紧垫隔离，压板直径295mm，纤维压紧垫直径310mm，将纤维压紧垫边缘部分作为压板与短节管壁间缝密封。
深冷制氮试卷
深冷制氮试卷（公用工程车间）姓名: 职位: 分数:一、填空题1.氮气和氧气在空气中所占体积分数别离是（）和（）。
2.能够助燃的两种气体别离是（）和（）。
3.标况下，氮的沸点是（），氧的沸点是（）。
4.二氧化碳的分子量是（），凝固后的固体俗称（）。
5.预冷机组的作用是（）、（）、（）气体。
6.纯化器的作用在于除去原料空气中的（）、（）及（）。
7.传热的三种方式别离是（）、（）、（）。
8.绝热环境下，外界对物体做功，物体的温度会（）；物体对外界做功，物体的温度会（）。
9.表压=（）-（）。
10.相同条件下，系统压力越高，那么沸点就（），真空度越小，那么沸点就（）。
11.螺杆机属于（）紧缩机，其特点是有一对彼此（）的齿轮。
12.工业化制氮的三种要紧形式是（）、（）及（）。
13.预冷机组采纳的制冷剂是（），其化学式为（）。
14.空分制氮站分馏塔的型号是KDN-1700/70Y，其中“1700”表示（）产量，“70Y”表示（）产量。
15.PID图中PA表示（），IA表示（）。
16.循环水的循环量为（），那么回水经无阀过滤器的过滤量为（）。
17.循环水的损失要紧体此刻（）、（）及（）。
18.循环水的操纵指标为PH（），浓缩倍数（）。
19.空分制氮产品氮气的纯度是（），含氧量（）。
20.平安色中红色表示禁止，黄色表示（），蓝色表示（），绿色表示（）。
21.原料空气经纯化后，二氧化碳含量应（），水含量应（）。
22.空压系统中，第一过滤器的过滤精度是（），第二过滤器过滤精度是（），油过滤的过滤精度是（）。
23.0℃对应的K氏温度是（）。
24.英格索兰专用油在空压机中的作用是（）、（）、（）。
25.分子筛俗称（），是人工合成的硅酸盐晶体。
26.分子筛工作时，加压进行（），减压进行（）。
27.纯化器的一个工作周期是（）。
28.英格索兰离心式空压机的密封气压力操纵在（）。
29.铝合金材质的热导率（）铁合金的热导率且在低温环境下有较好的机械性能。
深冷法制氧和变压吸附制氧在富氧炼铜中的应用对比讲解
（２）用于制造低温设备的材料，要求在低温下有足够的强度和韧性，以及有良好的焊接、加工性能。常有铝合金、铜合金、不锈钢等材料。
（３）空气中高沸点的杂质，例如水分、二氧化碳等，应用常温预先清除，否则会堵塞设备内的通道，使装置无法工作。
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9.褚良空分装置无膨胀机制冷运行操作优化探讨[期刊论文]-内蒙古石油化工2008,34(2210.李琦芬.陈国邦.谢雪梅二氧化碳在液氧和液氮中的溶解度[期刊论文]-低温工程2003(4
（７）被液氧侵蚀过的木材、焦炭等多空有机物质，当接触火源或给以一定的冲击力时，会发生激烈的燃爆，因此，冷箱内不允许有多孔性的有机物质。对液氧的排放，应预先考虑有专门的液氧排放管路和容器，不走地沟。
（８）低温液体长期冲击碳素钢版，会使钢板脆裂。因此，排放低温液体的管道及排放槽不能采用碳素钢
制品。
２０１０年
（４）空气中的乙炔和碳氢化合物进入空分塔内，积聚到一定温度，会影响安全运行，甚至发生强烈爆炸事故，因此，必须设置净化设备将其清除。
（５）储存低温液体的密闭容器，当外界有热量传人时，会有部分低温液体吸热而气化，压力会自动升高。防止超压，必须设置可靠的安全装置。
（６）低温液体漏人基础，会将基础冻裂，设备倾斜，因此必须保证设备、管道和阀门的密封性，要考虑热胀冷缩可能产生的应力和变形。
制氧生产工艺中污氮气的回收和利用
随着莱钢生产设备的扩容改造和新区的逐步投产，氧氮气的耗用量大大增加，耗用比例也发生了新的变化，产品氮气的耗用量远远超过了产品氧气的耗用量。
2006年初，公司运行了4台制氧机组（7#、8#、9#、10#），并尽量提高氮气产量，每天氧气产量在210万m3左右，氮气产量在230万m3左右，外部需求量氧气170万m3左右，氮气210—240万m3左右，其中低压氮气（表压低于1MPa）约140万m3。基本平衡的氧气、氮气生产，不平衡的需求，造成若要保证氮气供应，则氧气生产大量过剩的局面。2006年1-2月份氧气放散率平均达30%，有时甚至高达35%，使公司每天损失高达30多万元。如此组织生产，也只能基本满足外部对氮气的需求，一旦外部用氮量稍有增加，氮气管网压力下降，还是会影响莱钢的冶炼生产。
关键词：污氮气回收冷量冷冻机管道改造
1 前言
1.1企业概况
天元气体公司是莱芜钢铁集团有限公司钢铁冶炼生产所需的氧气、氮气、氩气的生产供应单位，氧氮等气体在供应上能否满足其冶炼生产需求将直接影响钢铁产量。公司现使用的8套制氧机组，总装机能力127000m3/h（氧氮产量），分别是6000 m3/h一台，12000m3/h两台，9000 m3/h一台，22000m3/h四台（内部工艺编号分别为3#、4#、6#、5#、7#、8#、9#、10#），能够满足莱钢1300万吨钢生产的氧气供应能力。基于钢铁冶炼的一般规律，我们的制氧机都是氧、氮产量相同的机组。
6 效果
经过一段时间的试运行，污氮取出量达到设计要求，四台冷冻机组制冷量都达到了预期的效果；同时，实现了在各空分系统之间根据需要相互调配氮气，灵活安排氮压机开停，大大增加了外供氮气的灵活性。我们有了非常灵活的手段，能适应外部对氧、氮需求的变化，保证供应。
深冷空气分离法在制氧系统中的应用探析
深冷空气分离法在制氧系统中的应用探析摘要：地球生物和人类的发展与氧气息息相关,随着社会的进步和经济的快速发展,氧气的地位和作用日趋重要,其需求量也越来越大。
特别是在现代工业和医药产业中，氧气的应用愈加广泛，地位更加突出。
因此,研究节能、环保、安全、高效、高纯度的制氧技术。
已经成为氧气制造企业关注的重点，本文研究了深冷空气分离法在制氧系统中的应用，对氧气的制造与提取有一定的现实指导意义。
关键词：深冷空气分离法；制氧系统1 深冷空气分离法概述空气是多种气体的混合物，主要由氧、氮和氩、氖、氦、氪、氙等稀有气体组成,还包括二氧化碳和水蒸气等可变组成部分。
对空气进行分离的目的是从空气中分离出氧气,氮气或提取氦气、氩气等稀有气体，这些气体用途很广，所以空气分离装置在冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、医药、军事等工业部门有着广泛的应用，空气分离法一般有深度冷冻、吸附、膜分离等方法。
其中深度冷冻法简称深冷法。
深冷分离法又称低温精馏法，是以空气为原料,经过压缩、净化、用热交换使空气液化成液氧、液氮和液态稀有气体的混合物，并利用液态气体沸点不同的特性，通过精馏,使各种气体分离来获得氮气、氧气和稀有气体。
深冷法一般分为两步:先制冷,再精馏，1.制冷，制冷的目的是通过不同的深度冷冻循环装置使空气液化，一般是利用膨肌机进行制冷，有些装置则设置高压空气节流阀进行节流制冷，为系统提供所需冷量。
2.精馏，精精馏是一种分离混合物中各组分的过程，利用混合物中各组分挥发度不同，从塔底加热物料，产生上升蒸汽与塔顶冷凝下来的回流液在塔盘或填料上充分地进行逆流接触，发生传热和传质过程，易挥发组分汽化进入气相，难挥发组分冷凝进入液相，如此反复多次，使混合物各组分得到分离的方法，空分的精馏塔一般采用双级精馏塔，它是由上塔，下塔和塔间的冷凝蒸发器组成，有些装置设有粗氩塔，为了获得更高纯度的氧气产品。
采用双级精馏塔的优点是使产品有较高的提取率，并能同时取得高纯氧和高纯氮，通过精馏，空气在双级精馏塔中进行分离,在下塔顶部产出液氮,在冷凝蒸发器中产出液氧。
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深冷制氮设备富氧空气的回收利用朱银在空压车间深冷制氮设备富氧空气的回收利用摘要：针对石油化工企业污水处理、富氧助燃和PTA氧化等工艺对富氧空气的需求，分析了回收深冷制氮设备所产生富氧空气的可行性。
以KDN-3000型深冷制氮设备为例对回收方案进行了探讨，提出了工艺控制路线，进行了效益分析，最后提出石化企业对富氧空气回收利用的意义。
关键词：制氮设备富氧空气回收利用随着我厂的发展和科学技术的进步，对能源的充分利用提高经济效益显得十分重要。
作为我厂公用工程之一的深冷制氮装置向炼油和化纤提供保安氮气，伴随产生的副产品——富氧空气（氧含量30～35%），作为废气放掉。
如果能有效地利用这部分富氧空气用于污水处理或者用于其它装置工艺用气，将会产生一定的经济和社会效益。
文章以KDN-3000深冷制氮设备为例，提出回收富氧空气的两种方案。
1 KDN-3000型制氮设备运行情况深冷制氮设备是把压缩空气在-170℃的低温下通过精馏提取高纯氮气，因该工艺技术是生产单一产品，有大量的富氧空气没有利用放入大气。
KDN-3000型空分设备加工空气能力为10000～12000m3/h，产氮量为3000～3500m3/h，同时产生7000～8500m3/h的富氧空气。
据长期化验分析，所产生的富氧空气中氧含量在30～35%。
该套空分设备于2000年3月投入生产，运行情况良好。
1.1 分子筛纯化系统流程与控制空分纯化系统由2台纯化器和2台加热炉组成，纯化器内填装分子筛。
压缩空气经冷却降温后进入到纯化器内利用分子筛选择吸附的特点，除去空气中的H2O、CO2、C2H2等对空分有害的杂质后进入到冷箱，空气经换热冷却液化在空分塔内精馏分离，塔顶抽出氮气，塔底为富氧液空（35%O2），富氧液空经节流降压后，与氮气换热成气态，进膨胀机对外做功，压力降至0.02MPa左右，复热至10℃左右出冷箱。
纯化器工作8小时后，需要加热再生，利用一部分的富氧空气作为再生气，把分子筛内的杂质带出排入大气。
KDN-3000型深冷空分制氮设备分子筛纯化部分工艺流程图如图1所示。
再生气量的大图1 KDN-3000型空分空气纯化部分工艺流程图小由PIC1215阀门调节。
分子筛纯化系统的控制由DCS完成，各球阀随程控顺序开关步骤如下：（1）并联吸附0.5min，V1201、V1203、V1202、V1204、V1214开，其余阀门关闭。
（2）预泄压0.5min，V1202、V1204关（或V1201、V1203关）。
（3）泄压6min ，V1211开（或V1210开）。
（4）预加热0.5min ，V1206、V1208开（或V1205、V1207开），V1214关（过0.1min ）。
（5）加热240min ，加热炉V104/A （或V104/B ）工作。
（6）冷吹222min ，加热炉停止工作。
（7）预充压0.5min ，V1214开，V1206、V1208关（或V1205、V1207关）。
（8）充压10min ，V1209开。
然后回到第（1）步，每8小时切换一次，周而复始。
在实际生产过程中为了保护加热炉，把V1212和V1213控制线拆掉，使V1212阀处于常开状态，V1213阀处于常闭状态。
1.2分子筛纯化系统运行分析制氮设备分子筛纯化系统为有热再生，每8小时分子筛吸附器就需要切换1次，加热再生。
KDN-3000型制氮设备分子筛纯化系统运行1个周期再生气量与温度随时间的变化曲线如图2所示。
再生气流量(m 3/h) 温度(℃)图2 分子筛吸附器再生气流量与温度随时间变化曲线图图2中再生气流量在流程中对应的由FI1201计量，出加热炉温度由TIS-1204（或TIS-1205）测量，分子筛吸附器出口温度由TI-1203测量。
从图2可以看出，用来再生分子筛的富氧空气量为4700～5000m3/h，再生气出加热炉温度0～4小时时间段内为165℃左右，4～8小时时间段内加热炉停止工作，温度降为10℃。
分子筛吸附器出口温度在0～5小时时间段内由-12℃逐渐升至150℃，在5～8小时时间段内温度逐渐降至12℃。
在8个小时内，其中的一台分子筛吸附器加热再生好转入到工作状态，另一台开始再生，再生气量和温度的变化与前半周期相同。
从以上分析来看，用于分子筛吸附器加热再生的富氧空气温度程周期性变化，在分子筛吸附器切换时富氧空气量也会有较大富度的波动。
2 富氧空气集输方案富氧空气的压力只有0.015～0.02MPa（G，下同），由于制氮设备与用户相距较远，需要采取相应的集输设施。
集输设施有提压、新增气柜和集气包等。
从投资、占地面积、经济性及不影响空分装置正常生产等方面考虑，认为采用集气包方案较为合适。
该方案先将富氧空气引入一集气包，然后由压缩机输送到用户。
KDN-3000型制氮设备富氧空气总量约8000m3/h，其中约5000 m3/h的量用来给分子筛吸附器加热再生，温度是在-12～150℃之间呈周期性变化，另外约3500 m3/h的富氧空气温度在10℃左右。
根据实际需求量提出两种方案：①只收集温度稳定的3500 m3/h的富氧空气；②全部收集8500 m3/h的富氧空气。
2.1 回收温度稳定的富氧空气（方案一）把不作为用来再生分子筛的富氧空气与用来再生的富氧空气分开，回收3500m3/h的富氧空气。
富氧空气在膨胀机做功后排放压力在0.015～0.02MPa，收集富氧空气将造成该压力的升高或降低，升高会影响空分装置的正常运行，降低可能会使再生气量减少烧毁电加热炉，同时也会影响分子筛的再生效果，为了保证空分装置的稳定运行，需要设计一套完善的自控方案，回收流程如图3所示。
图3 回收稳定温度富氧空气集输控制图V1215——原再生气流量调节阀（压力高放空）V1216——再生气流量调节阀（压力低关小）V1217——集气包低压自保阀（压力低打开）V1218——压缩机出口压力高放空阀图3中把原流程中的V1214阀设为常闭状态，在正常生产过程中用V1215和V1216阀自动控制富氧空气出制氮设备的压力，使其稳定在0.015～0.02MPa。
控制过程如下：把PIC-1216压力设定值设为0.02MPa，PIC-1215压力设定值略高于PIC-1216，在分子筛吸附器正常工作过程中再生气量比较稳定，用V1216阀控制再生气量，压力低时关小。
当分子筛吸附器切换时，去分子筛吸附器的富氧空气会切断，用V1215阀来调节放空量，压力高打开，防止后路不畅通，造成憋压。
这样既不影响制氮设备的正常运行，又保证进分子筛吸附器再生气流量，也不影响分子筛吸附器的正常工作和再生。
把收集起来的富氧空气用压缩机加压后送用户，当富氧空气不足时，会造成集气包气量不足，入口形成负压。
所以集气包应设计为耐压真空罐，防止被抽瘪；同时用V1217阀控制自循环量以避免集气包压力过低。
当集气包压力低时，V1217阀打开；压缩机出口压力过高时，由V1218自动控制放空量。
2.2全部回收富氧空气（方案二）据现场所测，用于再生的富氧空气与放空的富氧空气混合后，最高温度可以达到50～60℃，也就是说，混合后的富氧空气温度在10～60℃之间波动，这样对集输的要求更高，需要把混合后的温度降至压缩机能够承受的温度，回收流程图如图4所示。
控制过程如下：仍利图4 全部回收富氧空气集输控制图V1215——原再生气流量调节阀（压力高放空）V1216——再生气流量调节阀（压力低关小）V1217——集气包低压自保阀（压力低打开）V1218——压缩机出口压力高放空阀V1219——纯化器再生气压高自保阀（压力高打开）用V1215和V1216阀自动控制富氧空气出空分装置的压力在0.015～0.02MPa。
用于再气的富氧空气在V1216阀之后并入，与放空的富氧空气混合后，进入到冷却器，温度降低到常温再进入集气包，经压缩机加压后送用户。
为了防止集输后路出现故障，增加出纯化器富氧空气放空调节阀V1219阀，用此阀保证纯化器后路畅通。
2.3 两种集输方案的比较方案一是部分回收，放空的富氧空气温度稳定，重视自控系统就可以达到集输的目的，但是回收的量只占总富氧空气的1/3。
方案二是全部回收，是在方案一的基础上进行了改行，对制氮设备和分子筛纯化系统的安全运行不会产生较大的影响，但是因所集输的富氧空气温度周期性变化，为了使压缩机有一个良好的工作状态，增加了1台冷却器，投资比方案一大，但是从能源利用角度来看，其价值更高。
另外方案二所回收的富氧空气中水、二氧化碳和乙炔含量增加，使用时需要考虑用户对富氧空气的工艺要求。
利用方案一回收的富氧空气可以用于化工行业各用户。
利用方案二回收的富氧空气可以用于对氧含量有要求而对其中水份、二氧化碳和乙炔含量无要求的用户使用，如我厂的污水处理、富氧助燃场所（如锅炉、热电站等）。
3 控制系统的改进KDN-3000型空分控制系统2008年大检修期间进行了升级改造，把HoneyWell公司的PlantScape SCADA/S9000 DCS系统改为ALLEN-BRADLEY公司生产的PLC系统，考虑到以后发展需要，系统I/O点备用20%，机柜空间、卡件位置、接线端子、继电器、安全栅备用20%。
该控制系统投用两年多来运行可靠，数据采集速度快，操作方便，没有出现过死机现象，能够满足新增点的需要。
4 运行过程中的注意事项两种集输方案均是可行的，都可以保证不影响空分膨胀机出口压力和分子筛纯化器的正常工作。
但是因为分子筛纯化器每8个小时切换1次，在切换过程中V1214阀要打开10分钟，这样富氧空气就会在没进入集输设施前而全部放掉，会影响压缩机的正常工作，同时也会影响下游装置的使用。
如果后路畅通，可以把V1214阀一直处于手动全关位置。
异常情况的处理：分子筛纯化系统曾经出现过加热炉烧毁、电磁阀漏气球阀切换不到位等情况。
当出现这些情况时，把保证分子筛纯化系统和空分安全运行作为首要事情来处理，可暂时停止富氧空气的集输，与下游做好联系。
5 效益分析以方案一为例进行效益分析。
总投资：选择往复式压缩机，进气压力为微正压，处理量为4000m3/h，出口压力0.6MPa，加上施工，总体投资约为30～40万元。
年运行费用（电机功率110KW）：1年按运行8000小时计算，电内部交易价0.5元/度，则年运行费用为110×8000×0.5=44万元。
年产生的效益：（1）用于污水处理。
我厂污水处理生化过程用空气中的氧气进行生化曝气，去除有机物（COD化学需氧量）。
用于曝气的空气量为20000m3/h，其所需的压力为0.05Mpa。
而富氧空气的氧含量是空气的1.7倍，利用富氧后可以降低空气的用量，停运1台风机运行（功率为220KW，处理气量为7000m3/h），年降低运行成本约30万元。