空分工艺及设备介绍共82页文档
空分装置工艺流程参考文档
赵明飞
空分装置简述
❖ 空分装置是为煤制氢装置壳牌气化炉提供高压高纯 氧气，为煤液化、煤制氢、加氢改质、轻烃加收、 锅炉、罐区等其它装置提供高、中、低压高纯氮气， 以及向全厂各装置提供仪表空气和工厂空气。同是 也生产少量液体产品储存到后备储罐系统中，用以 来保证生产的连续性。
❖ 空分装置由二套空分装置09、10单元（含一套共用 后备贮存系统）和一套空压站组成。以下内容均以 09单元为例；
❖ 五、增压透平膨胀机（CRYOSTAR）： 主要由增压机（C3420）和膨胀机 （X3420）、润滑油系统组成。主要是 将循环氮气压缩机抽出来的一小段氮气 压缩制冷。为装置提供冷量。
❖ 增压机末端冷却器 E3421 (立式管壳式 结构，冷却水走管程，冷却壳侧的来自 增压机出口的氮气，冷却后的气体进入 主换热器)
❖ 1.氧气产品
❖ 液氧泵 P3656 （一用一备，一台运行时，另一台在线冷 备）作用：将主冷器底部液氧经泵压缩，进主换热器复热 后出冷箱，送入管网
❖ 2、低压氮气产品
❖ 氮气压缩机 C1761 (杭州杭氧透平机械)：为整体齿轮式 逐级压缩，逐级冷却等温型压缩机，由一电机带动。压缩 机的防喘振控制通过差压和流量的关系进行防喘振控制， 由于气体出口后未经末端冷却器冷却，只能通过放空管路 来进行。压缩机高速轴承均配置相互的两中测振探头，推 力方向配置了轴位移探头。主要是将来自低压力塔顶部的 低压纯氮气经过连续压缩，压缩至氮气产品所需的压力 0.6MPa 。
❖ 二、空气预冷：由空冷塔（E2416）、水冷 塔(E2417)、冷冻机(K2476)及水泵 (P2467A/B)等 组成
❖ 空冷塔 E2416 （为散堆填料塔，分上、下 两个床层）空冷塔的作用：压缩后的空气在 空冷塔中以对流形式被两层喷冷却水冷却和 清洗。在底部，空气被循环冷却水预冷，在 顶部空气被来自水冷塔和冷冻机的冷冻水进 一步冷却；压缩空气中可溶于水的化学杂质 也被下落的冷却水清洗吸收。
空分流程及设备结构原理
检修车间学习材料（一）2008年4月目录第一章空分工艺流程简介一、基本原理二、工艺流程简介第二章单元设备简介一、汽轮机部分1. 凝汽器2．抽气器3．排汽安全阀4．汽轮机主体汽缸蒸气室导叶持环转子前支座推力轴承径向轴承调节气阀二、离心氮气压缩机1．性能数据2．压缩机型号的意义3. 定子及其组成4. 转子及其组成5. 支撑轴承6. 止推轴承7. 联轴器8. 润滑油系统三、换热器1. 固定管板式换热器2. U型管换热器3. 填料函式换热器4. 浮头式换热器附录图第一章空分工艺流程概述一、基本原理干燥空气的主要成份如下:空气中其它组成成份，如氢、二氧化碳、碳氢化合物的含量在一定范围内变化，而水蒸汽含量则随着温度和湿度而变化。
空气中的主要成份的物理特性如下:空气的精馏就是利用空气的各种组份具有不同的挥发性,即在同一温度下各组份的蒸汽压不同，将液态空气进行多次的部份蒸发与部份冷凝，从而达到分离各组份的目的。
当处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、质交换，气体中的部份冷凝成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收热量而部份蒸发。
因沸点的差异，氧、氩的蒸发顺序为：氮>氩>氧，冷凝顺序为：氧>氩>氮。
在本系统中，该过程是在塔板上进行的，当气体自下而上地在逐块塔板上通过时，低沸点组份的浓度不断增加，只要塔板足够多，在塔的顶部即可获得高纯度的低沸点组份。
同理，当液体自上而下地在逐块塔板上通过时，高沸点组份的浓度不断增加，通过了一定数量的塔板后，在塔的底部就可获得高纯度的高沸点组份。
由于氧、氩、氮沸点的差别，在上塔的中部一定存在着氩的富集区，制取粗氩所需的氩馏份就是从氩富集区抽取的。
二、工艺流程简介(本厂空分工艺流程详见附图)本空分装置采用分子筛吸附净化、空气增压、空气增压透平膨胀机制冷、膨胀空气进上塔、上塔采用规整填料塔、带粗氩塔、产品氧采用液氧泵内压缩的工艺流程。
空分工艺培训教程
空分工艺培训教程一、空分工艺的基本原理空分工艺是通过分子筛、冷凝器、填料板塔等装置，将空气中的氮气、氧气和其他气体分离并提纯的一种技术。
它是利用不同气体的沸点差异，通过加压和降温的方式将气体进行分离和提纯。
这一技术主要由压缩、冷却、膜分离和吸附等工艺步骤组成。
二、空分工艺的主要设备1. 压缩机：将空气进行压缩，提高气体的密度和压力，为后续的分离工艺提供条件。
2. 冷凝器：通过降温，将气体中的水蒸汽和其他杂质冷凝成液体，从而实现气体的提纯。
3. 分子筛：利用分子筛的微孔结构，根据气体分子的大小和极性进行分离，达到分离氮气和氧气的目的。
4. 塔设备：填料板塔或者填料塔是利用填料的表面积，通过空气在填料层的冲刷和液体的覆盖，实现气体的分离和提纯。
三、空分工艺的操作步骤1. 空气的压缩：将空气通过压缩机进行压缩，提高气体的密度和压力。
2. 冷凝分离：将压缩后的气体通过冷凝器进行降温，将其中的水蒸汽和其他杂质冷凝成液体。
3. 分子筛分离：利用分子筛的微孔结构，将氮气和氧气根据其分子大小和极性进行分离。
4. 塔设备分离：通过填料板塔或者填料塔的工作原理，将氮气和氧气进一步分离和提纯。
四、空分工艺的应用领域空分工艺广泛应用于石油、化工、医药等领域，主要用于工业气体的制备和提纯。
例如，空分工艺可以生产高纯度氧气和氮气，用于钢铁冶炼、化工生产以及医疗设备等领域。
此外，空分工艺还可以生产氩气、氦气等稀有气体，用于激光切割、气体焊接等高端应用。
五、空分工艺的优缺点1. 优点：空分工艺可以实现气体的高效分离和提纯，生产出高纯度的工业气体，广泛应用于各个领域。
同时，空分工艺还可以回收和利用废气，有效减少对环境的污染。
2. 缺点：空分工艺的设备投资和能耗较高，需要耗费大量的能源和材料。
同时，空分工艺的操作复杂，需要高水平的技术人员进行操作和维护。
六、空分工艺的发展趋势随着工业化和科技的不断发展，空分工艺也在不断进行改进和创新。
2011空分工艺及控制介绍
空分工艺及控制介绍一、空分工艺简介空分设备，顾名思义，就是将空气分离的装置。
其主体设备有：空压机、空冷塔、水冷塔、分子筛吸附器、分馏塔（膨胀机、增压机、换热器、主塔、氩塔）、氧压机和氮压机，它们的作用分别是：空压机：压缩空气。
空冷塔：冷却水、冷冻水两级制冷，使压缩空气冷却。
水冷塔：为空冷塔提供冷冻水。
分子筛：净化空气，除去空气中的乙炔、碳氢化合物、CO2等膨胀机、增压机：制冷。
分馏塔：使氧、氮、氩、液空分离。
氧压机：将产品氧气压缩成高压氧。
氮压机：将产品氮气压缩成高压氮。
按工艺可把一套空分流程分为空压机系统、预冷系统、纯化系统、膨胀机系统、换热系统、分馏系统、氩系统、氧压机系统、氮压机系统和调压系统这几部分（其中氩系统、氧压机、氮压机和调压系统根据行业和需求不同而有所取舍。
另外，袋式过滤器、液氧贮存有时也作为单独的流程图画面来监控）。
其流程示意图（主线）如下：过滤压缩冷却净化分馏空气空压机预冷系统纯化系统分馏塔系统氮气氮压机高压氮氧气氧压机高压氧氩气原料空气由吸入塔吸入，经滤清器去除灰尘和机械杂质，在空压机中被压缩至0.55Mpa、100℃左右，压缩空气经空冷塔洗涤冷却至8～10℃，然后进入自动切换使用的分子筛吸附器，以清除H2O、CO2和C2H2，出分子筛的空气经过滤器除去分子筛粉尘后分成三路：一路进入分馏塔中，空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度（－173℃）并有少量气体液化，这些气液混合物一起进入主塔的下塔。
另一路空气作为膨胀气体，经增压机增压并经冷却器冷却后也进入主换热器与返流气体换热。
这部分空气被冷却后从主换热器中部抽出去膨胀机，膨胀后的空气进入热虹吸蒸发器，在热虹吸蒸发器内被从主冷引出经循环吸附器吸附的液氧冷却至液化温度，进入上塔中部，部分液氧复热汽化后夹带液氧返回主冷，形成液氧自循环，进一步除去液氧中的碳氢化合物。
第三部分少量空气去仪表空气系统，作为仪表气。
在下塔，空气被初步分离成氮和富氧液空，在塔顶获得99.99%N2的气氮，进入主冷与液氧换热冷凝成液氮，部分液氮回下塔作为下塔的回流液，另一部分液氮，经过冷器过冷后分成两股，绝大部分节流后进入上塔顶部，作为回流液，少量去精氩塔顶冷凝器作为冷源。
空分工艺、设备基础知识(图文示例)资料
固体吸附剂吸附原理 吸附：当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多
个组分在固体表面处产生积蓄, 此现象称为吸附。吸附 过程是非均相过程，一相为流体混合物，另一相为固 体吸附剂。
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吸附是由于吸附力的存在而产生的, 吸附力是分子间的 作用力, 它与气体分子、吸附剂分子的本身性质有关。 分子筛有晶格筛分的特性, 气体分子的平均直径必须小 于其微孔的直径, 才能抵达吸附表面。利用这种筛分的 特性, 可有效分离气体混合物。当吸附剂吸附饱和后, 就要在低压高温条件下进行再生。再生越完全, 再工作 时吸附效果就越好。
乘以系数1.12 即空分装置设计O2：
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空分装置产品参数
产品 高压氧气 高压氮气 低压氮气
液氧
液氮
产量Nm3/h （正常工况）
纯度
82,000 3000 34,000
99.6 O2 ≤5ppm O2 ≤5ppm O2
99.6 O2
1000
≤5ppm O2
压力 MPaG
8.7
6.6
1.0
能进 贮槽
能进 贮槽
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经空冷塔冷却后的空气一般在15 ℃温度下进入分子筛 吸附器内被吸附净化。水分、乙炔和二氧化碳都是极 性或不饱和分子。分子筛对它们有很强的亲和力。分 子筛共吸附性能使它可以在吸水的同时还可以吸附其 他物质, 这种亲和力的顺序是: 水分> 乙炔> 二氧化碳。
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(3)空气被冷却到液化温度 空气的冷却是在主换热器中进行的，在主换热器中，
空气被来自精馏后的返流产品气体和污氮气冷却到接 近液化温度，产品气体及污氮气则被复热到接近常温。
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（4）冷量的制取 为了确保和维持装置正常生产运行所需的热量平衡，
空分设备知识介绍
空分设备是以空气为原料，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，广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。
简单来说就是空分的系统流程包括：•压缩系统•预冷系统•纯化系统•换热系统•产品送出系统•膨胀制冷系统•精馏塔系统•液体泵系统•产品压缩系统我们按照空分系统流程对设备进行一一介绍：有自洁式空气过滤器、汽轮机、空压机、增压机，仪表气压缩机等。
万等级以上双层，6万等级以上三层布置；一般单台压缩机需要单独布置过滤器，同时布置在上风口。
对工质做功的型式。
汽轮机一般常用的有三种形式：全凝、全背压和抽凝，较为常用的是抽凝。
产能耗低2%左右，投资高80%；空压机采用出口放空，不设置回流管路，一般有最小吸入流量防喘振要求，采用入口导叶进行流量调节，进口国产机组均是四级压缩三级冷却（末级不冷却）。
主空压机配备一套水洗系统，用以冲洗各级叶轮和蜗壳表面沉积物。
该系统随主机成套。
（5）增压机一般大型空分装置投资采用单轴等温型离心压缩机和齿轮式离心压缩机两种，其中齿轮式在能耗上占较大优势，尤其压比较大的工况。
（6）仪表气压缩机一般有三种形式：无油螺杆机，活塞式和离心式。
由于活塞式和离心式天然无油，所以不需要除油装置，只需要配套干燥装置（除水）和精密过滤器（除固体颗粒）即可；而螺杆机一般有有油和无油然后除油两种，喷油螺杆机需要设置除油装置，同时需要设置精度非常高的除油过滤器，以满足工艺要求，这种机型的优势是价格较便宜；无油螺杆采用干转子或者水润滑，这种机型优点是绝对不含油，缺点是价格较贵。
气量500Nm³/h以下适合选活塞式；气量在2000Nm³/h以下适合选螺杆机或活塞机；气量在2000Nm³/h以上即三种机型都可以选，气量大时离心式压缩机较有优势，其易损件较少，同时好维护，性价比较高。
仪表压缩机在开车时使用，正常运行后由分子筛纯化器后抽取。
空分工艺、设备基础知识(图文示例)
空分工艺流程与设备
自洁式空气过滤器的功能： 空气中杂质与灰尘被带进透平压缩机，会引起工作伦
和叶片及导流器的磨损加剧，被带到冷却器中会造成 表面污染，导致传染系数下降，阻力增加。
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空分工艺流程与设备
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空分工艺流程与设备
自洁式过滤器特点 1、 过滤器阻力小（0.3~0.8kpa） 2、 适应性广，反吹耗气少（仅为 0.1~0.5m3/min） 3、 占地面积小，结构简单、防腐性能好、日常维护量小 4、 过滤效率高，平均过滤效率对 1um 粒子而言可达 99.5%以上。
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空气分离理论基础
热力学基本定律 1、热力学第一定律 功和热量能相互转化。 理想绝热条件下，空分装置透平膨胀机对外做功等于
进、出口的焓差。 L0=i1-i2 L0: 对外做功 i1/i2:出口焓值/进口焓值
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空气分离理论基础
热力学第二定律 热不可能自发的、不付代价的从一个物体传给另一个
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空气分离理论基础
（2）空气中水分和二氧化碳的清除 加工空气中的水分和二氧化碳由于凝固点较高，在进
入空分装置低温设备后将会形成冰和干冰，堵塞低温 设备的通道，而影响空分装置的正常工作。为此需要 利用分子筛纯化器预先把空气中的水分和二氧化碳清 除掉。进入分子筛纯化器的空气温度约为8℃，出纯化 器的空气温度由于分子筛吸附而产生的吸附热约上升 到14℃左右。
空气及其组成气体的性质 空气是一种多组分混合气体，其主要组成是氧、氮、
氩、二氧化碳，还有微量的稀有气体、甲烷及其他碳 氢化合物等。此外，空气中还有少量而不定的水蒸气 及灰尘等。
O2
N2
Ne
Kr
He
Ar
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空气分离理论基础
空分工艺技术简述
空分工艺技术简述一、空分工艺技术概述❝空分装置主要是由空气过滤和压缩系统、氮气压缩系统、空气预冷系统、空气纯化系统、空气增压膨胀、带粗氩塔的分馏系统及液体贮存系统等部分组成。
❝空压站提供开工时装置的仪表空气、工厂空气。
❝正常状态下仪表空气、工厂空气由空分装置提供。
❝空分装置设计规模：❝--产品氧气8.5MPa 42000 Nm3/h❝--产品氧气0.45MPa 200 Nm3/h❝--中压氮气0.45MPa 11000 Nm3/h❝--高压氮气 6.0MPa 33000 Nm3/h❝--液氮0.5MPa(饱和) 350 Nm3/h❝--仪表空气0.7MPa 3000 Nm3/h❝--工厂空气0.7MPa 3500Nm3/h❝--事故氮气0.7MPa 300 Nm3/h❝装置的操作负荷70%-110%。
.二、空分工艺流程的作用❝空分装置为煤气化装置提供高压氧气、低压氮气；为合成氨装置提供低压氮气、液氮，为全厂提供合格的仪表空气和工厂空气。
同时把氮气加压为气化装置提供事故氮气，并为合成氨装置配氮提供气源。
❝开车工况下，空压站向空分和锅炉提供合格的仪表空气。
.三、空分装置特点❝采用内压缩空气膨胀流程。
❝空分装置采用液氧内压缩、空气膨胀流程，即采用增压空压机+液氧泵+空气增压透平膨胀机并通过换热器系统的合理组织来取代外压流程氧压机。
针对用氧压力高，装置规模大的特点，选择这一流程是最安全可靠的，同时也是经济合理的，其主要原因有：安全性好、可靠性高、操作维护方便、投资成本低、配置更合理、占地面积小。
四、空气的物理性质❝1．温度❝温度是描述空气冷热程度的物理量。
❝2．压力❝空气的压力就是当地的大气压，用符号p表示。
❝3．湿度❝空气湿度是指空气中含水蒸气量的多少。
❝4．比焓❝空气的焓值是指空气中含有的总热量，通常以干空气的单位质量为基准，称作比焓，工程上简称焓。
❝5．密度和比容❝空气的密度是指每立方米空气中干空气的质量与水蒸气的质量之和，用ρ表示，单位为kg/m3。
空分工艺流程简介
设备紧凑，能耗低，操作简便。但膜材料性能要求较高，分离效率受膜材料影响较大。
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空分设备组成及功能
空气压缩机
01
将大气中的空气吸入并进行压缩，提高空气的压力 和温度。
02
为后续的冷却、纯化和分离过程提供必要的动力。
03
通常采用多级压缩和级间冷却的方式，以提高压缩 效率和降低能耗。
冷却器与纯化器
原理
空分工艺主要基于空气中氧气、氮气等组分的沸点不同，通过精馏方法将其分 离。在低温条件下，空气被液化后送入精馏塔，经过多次部分汽化和部分冷凝， 实现各组分的分离。
空分工艺应用领域
冶金工业
用于高炉富氧炼铁、炼 钢吹氧等，提高产量和
降低能耗。
化学工业
石油工业
医疗保健
作为合成氨、合成甲醇 等化工过程的原料气。
分离过程
精馏塔分离
利用精馏塔中的温度梯度和浓度梯度，使空气组分在塔内多次部分汽化和部分冷凝，实现氧气、氮气等组 分的分离。
冷凝蒸发法
通过冷凝器将空气液化后，利用不同组分的沸点差异进行分离。液氧在冷凝蒸发器中蒸发，同时吸收热量， 使液氮冷凝成液体，从而实现氧氮分离。
产品输出与储存
产品输出
将分离得到的氧气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氮气等产品通过管道 输送至用户端或储存设备。
再生技术
采用加热、减压等方法对 吸附剂进行再生，恢复其 吸附性能。
膜分离法关键技术与参数
膜材料选择
选用具有高渗透性、选择 性和稳定性的膜材料，如 有机膜、无机膜等。
膜组件设计
通过合理的膜组件结构设 计和优化，提高膜分离效 率。
操作条件
控制适当的操作温度、压 力和膜两侧浓度差，以实 现目标组分的有效分离。
空分气化工艺及设备简要介绍2003
空分：从大气中抽出空气进行低温分离制取氧气和氮气，氧气 供气化反应用，氮气用于系统及管线吹扫等。 气化：原料煤通过棒磨机，制成合格的料浆后，通过高压煤浆 泵加压送入气化炉，与氧气在气化炉反应室内发生气化反应， 生成以CO、H2和CO2为主要成分的粗煤气。 变换：CO与H2O在变换触媒、高温等作用下反应生成CO2和 H2,也就是将CO变换成CO2，从水出提出H2。 低温甲醇洗：利用低温甲醇在低温下对CO2和H2S等酸性气良 好的吸收能力，对CO2和H2S等酸性气进行脱除，使变换气得 到净化，送到F-T合成单元。 F-T合成：将低温甲醇洗来的合成气在一定压力及温度下与触 媒反应生成合成油及合成水。 油品加工：合成油进入油品加工装置加氢后生成柴油、石脑油 和干气。 脱碳：合成尾气经脱除CO2 后再经油吸收装置进一步吸收后 生产液化石油气。 PSA制氢：贫气进入制氢工段将产出的氢气返回油品加工，尾 气作为燃料输出
煤、石油、天然气是目前工业生产的三种主要 能源。我国是一个富煤、贫油、少气的国家，所以 发展煤化工，对我国国民经济的发展具有举止轻重 的作用。 煤化工目前的发展方向主要有煤制合成氨、煤 制甲醇、煤制烯烃、煤制油、煤制气等。对于煤化 工来讲，前段工序：空分、气化装置必不可少。
动力与净化
制冷与热交换
精馏
储存输送
空气压缩机 低温透平 主压缩机
MP LP MP
LOX
精馏塔
空气 热交换器 1
MP HP MP
LIN
LOX
空气预冷
LIN
空气纯化 液氧泵
低温储罐 液氮泵
空分流程方框图
空压机
预冷系统
纯化系统
增压机
精馏系统
热交换器
空分工艺及设备介绍
• 从主冷凝蒸发器抽取液氧送入液氧贮存系统。 • 从下塔顶部获得纯液氮，送入液氮贮存系统。 • 在下塔顶部抽取压力氮气，经低压板式换热器复热后出
冷箱，进入氮气用户。 • 从上塔顶部抽取低压纯氮气经过冷器回收冷量，经板式
换热器复热后送入水冷塔或送入用户管网。 • 从上塔上部引出污氮气经过冷器回收冷量，经板式换热
器和复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统 的蒸汽加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水 冷塔。
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（二）组成空分装置的几个系统
• 整个空分装置必须解决以下几个问题： 1.如何清除空气中的杂质； 2.如何为装置提供带压的空气； 3.如何将空气冷却到液化温度； 4.如何将空气分离成氧、氮； 5.如何将产品送到用户； 6.如何储存液态氧、氮。 为此，空分装置中相对应的建立了以下几个系统。
氙（Xe）：8×10-6%;
机械杂质：0.01g/㎡
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二、空分装置介绍
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（一）我公司空分装置简介
• 空 分 装 置 KDON13000/15000. 由 杭 州 杭 氧 股份公司制造，单套空分装 置 制 氧 能 力 1 . 3 万 Nm3/h ， 制 氮 能 力 1 . 5 万 Nm3/h ， 同 时副产仪表空气、液氮和液 氧。
空分工艺及设备介绍
我国空分流程的技术发展
空分设备是由诸多配套部机组成的成套设备，我国空分于1953年哈 尔滨制氧机制造厂起步，经过50多年的发展，从第一代小型空分流程发 展到目前的第六代大型全精馏无氢制氩工艺流程。每一次空分设备流程 的变革和推进，都是新技术、新工艺的创新。透平膨胀机的产生，实现 了大型空分设备全低压流程；高效板翅式换热器的出现，使切换板翅式 流程取代了石头蓄冷器、可逆式换热器流程，使装置冷量回收效率更高 ；增压透平膨胀机的出现极大的提高了膨胀机的制冷效率并把输出的外 功有利的得到回收；常温分子筛净化流程替代了切换式换热器，使空分 装置净化系统的安全性、稳定性得到极大提高 并使能耗大大降低，随 着规整填料和低温液体泵在空分装置中的应用，进一步降低了空分设备 的能耗，实现了全精馏无氢制氩，使空分设备在高效、节能、安全等方 面取得了进步。随着计算机的广泛应用，空分装置的自动控制、变负荷 跟踪调节等变得更为先进。
空分
空分浮法玻璃生产线高纯氮空分设备技术方案一、流程要求：采用双级精馏返流膨胀流程，产品氮气出塔压力为≥0.2MPa，纯度≤3PPmO2，产量1800Nm3/h，液氮产量60 L/h，纯度≤3 PPmO2。
工艺流程简述：原料空气由吸入口吸入，经空气过滤器除去机械杂质后，由空气压缩机压缩到0.8MPa，送入空气预冷系统。
空气预冷系统主要由冷气机组，水分离器等组成，空气经冷气机组冷却，除去大部分游离水后，空气温度降为约8℃，然后进入分子筛纯化器，除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。
由于吸附热的作用，空气出纯化器的温度约为14℃，然后进入分馏塔(冷箱)的主换器被返流气体冷却到饱和温度，送入下精馏塔底部，参与精馏下塔精馏的结果，在下塔底部得到液空，在下塔顶部得到氮气，液空送入过冷器经节流后，进入上塔参与精馏，下塔得到的氮气送入冷凝蒸发器被富氧液空冷凝为液氮，一部分液氮送入过冷器经节流后，进入上塔参与上塔精馏，上塔精馏的结果，在上塔的顶部得到纯氮气，经主换热器复热后做为产品氮气供用户，在上塔中部得到富氧空气在主换热器中部复热到膨胀前温度进入膨胀机膨胀制冷为分馏塔提供冷量，膨胀后的介质与废气经主热交换器复热回收冷量后，大部分作为分子筛的再生和吹冷用，然后经消音器排入大气。
装置特点：1、本设备采用常温分子筛净化双级精馏返流气膨胀流程，流程简单、操作方便、安全可靠、能耗指标低、运行周期长；2、采用气体轴承膨胀机，制冷效率高、冷量调节灵活、产液量较大、产品带压输出、不需要配套氮压机，保证产品氮气不受二次污染；3、分馏塔内采用全铝结构及铝制板翅式换热器；4、冷箱采室外型；5、流程上设置平衡罐，以防止在排放液氮时，造成精馏塔回流液不足，从而造成氮气纯度波动。
二、设计条件：1、空气中有害物质含量序号技术要求技术参数单位备注1 C0≤400 ppm2 CH4≤50 ppm3 C2H2≤1 ppm4 总烃CnHn≤30 ppm5 机械杂质≤30 mg/m32、冷却水条件序号技术要求技术参数单位备注1 进口温度≤34℃2 进水压力0.3MPa3 回水压力0.1MPa4 循环水用量T/hr3、电源条件:序号技术要求技术参数单位备注1 高压10000/3/50 V/相/Hz2 低压380/3/50 V/相/Hz三、产品性能要求:在以上设计条件下,单套装置产品性能要求如下：序号技术要求技术参数单位备注1 氮气产量1800Nm3/h2 出冷箱压力≥0.2MPa（G）3 产品氮气纯度≤3ppm O24 液氮产量60 L/h5 产品液氮纯度≤3ppmO26 产品液氮出冷箱压力0.4 MPa（G）四、空分装置性能序号技术要求技术参数单位备注1 启动时间(达到纯度要求间)24 h2 加温时间18 h3 运转周期 1 年五、装机容量序号技术要求技术参数轴功率单位备注1 空气过滤器0.1 0.1 KW2 空气压缩机500 480 KW3 预冷机组30 26 KW4 电加热器120 平均功率40 KW5 控制系统0.4 0.4 KW氮气能耗指标：总装机容量：650KW 总装机轴功率：546KW六、装置供货范围6.1空气压缩机 1套 (用户自备)主要技术参数:序号技术要求技术参数单位备注1 型号: 套2 排气量：≥3900 Nm3/h（标态）3 排气压力：0.8 MPa4 排气温度:≤40 ℃5 电机功率:～500 KW6 额定轴功率: KW7 电压/相位/频率:8 主机外型尺寸(L×W×H)mm9 机组净重: KG11 冷却水用量:T/h含后冷却器12 冷却水压力:≤0.4Mpa对水质要求1 水质PH值7～82 水垢系数0.00026~0.00043 mg/l3 悬浮物含量≤100 mg/l4 总硬度≤3.2 MmoL/L供货范围序号设备名称型号规格生产厂家数量备注1 压缩机主机1台2 电动机1台3 级间冷却器1台4 末级冷却器1台5 仪控柜1台6 随机备件及文件1套6.2 空气预冷机组 1套产地:主要技术参数：序号技术要求技术参数单位备注型号UF-3900/81 处理气量3900 Nm3/hr2 空气进预冷器压力0.8MPa(G)3 空气进预冷器温度≤40 ℃4 空气出预冷机温度≤5~8 ℃6 电机功率30 KW7 冷却水用量30 T/hr8 冷却水压力0.2-0.4 MPa9 热力膨胀阀材质H62产地:丹麦丹佛斯10 自动疏水阀材质H62产地;荷兰乔克11 蒸发器材质5A02,3A21对水质要求:序号技术要求技术参数单位备注1 酸碱度PH值7～82 含油量≤5 mg/l3 有机物含量≤25 mg/l4 总硬度≤350mg UCaco3/L外形尺寸(L×W×H)：2760×1570×1870 mm供货范围序号设备名称数量备注1 冷凝压缩机1台/套比泽尔2 制冷元件1套/套丹麦丹佛斯3 电器元件1套/套施耐德4 蒸发器1台/套中国5 冷凝器1台/套中国6 自动疏水阀1台/套荷兰乔克7 膨胀阀1台/套丹麦丹佛斯8 充装工具1套9 箱体1台/套中国机组特性说明:1. 采用进口压缩机,制冷剂永不泄漏.2.采用高品质进口压缩机及制冷元件,设备可以常年连续运行,使用寿命长.3.高效的气水分离器与优质的自动排水阀,确保出口空气无液态水.4.采用先进的能量调节器,确保压缩机无频繁开停机之顾虑.5.设备显示空气进出口压力,温度,冷媒高低压,六个主参数直观明了.6.设备留有空气进出口的远程信号接口和远程开、停信号,设备运行故障信号,方便用户联锁监控.7.换热器采用(冷凝器,蒸发器)采用紫铜管外套做铝翅片式结构.压缩空气在壳程流动,氟利昂在紫铜管内流动,这种换热器换热面积大,换热效果好,材质好,不腐蚀，不易产生R22泄漏.如果采用铝板翅式换热器,虽然可以降低制造成本,其结果机组寿命降低, 增加了用户维修成本,其原因在于铝材在高速空气及酸油和水的环境内易产生腐蚀,造成泄漏,且无法在现场维修,坏了只有报废,这种事例以发生过多起. 这是一种对用户是不负责任的行为.我们建议采用紫铜管换热器.6.3分子筛纯化器系统 1套产地: 制造厂制造厂制氧机有限公司主要技术参数序号技术要求技术参数单位备注1 型号HXK-3900/82 处理气量3900Nm3/hr3 工作压力0.8MPa(G)4 净化后空气质量H2O≤1 ,CO2≤1 PPm5 分子筛规格13X,APG 4×8目球型6 活性氧化铝φ3～φ57 吸附筒材质16MnR8 吸附器形式立式,双层床9 管路材质20#10 切换时间8hr11 切换方式：手动12 再生气介质：富氧空气13 电加热器容量：120 KW分大小组控制14 外形尺寸:(L×W×H)5570×2400×3890mm总装后15 吸附筒净重: 1850 kg /只供货范围序号设备名称型号规格生产厂家数量备注1 吸附器φ1620×10H=4404制造厂2台2 管道粉沫过滤器制造厂1台3 电加热器120KW 制造厂1台4 分子筛13X4×8目球形上海巷腾足量5 活性氧化铝φ3～φ5 足量6 切换阀门撞击式截止阀1套7 消声器1台8 吸附筒管路1套9 压力容器合格证1套10 随机文件1套机组特性说明:1.针对南方用户空气中湿度较大,充分利用活性氧化铝吸附水分强于分子筛的特性,吸附器采用双层床结构,从而保证了空分设备长期稳定运行.2.再生加热气量与电加热器设有联锁装置,气量低于设定值自动断路保护,高于设定值自动恢复.3.电加器功率分2组控制,当加热炉出口温度低于或高于设定参数,功率组合自动停止或启动.4.系统采用自动+手动模式控制,自动形式PLC+计算机控制,手动实行现场控制.5.压力容器经国家检监部门检验合格后,方可出厂.6.4仪表、轴承气系统1套产地: 制造厂制造厂制氧机有限公司主要技术参数:序号技术要求技术参数单位备注1 轴承气耗量40 Nm3/h2 密封气耗量25 Nm3/h3 仪表空气过滤器材质0Cr18Ni94 空气质量-60℃尘粒1μ5 轴承气体过滤器材质铝镍合金尘粒1μ供货范围序号设备名称型号规格生产厂家数量备注1 过滤器制造厂2台/套2 阀门1套3 镍过滤片装入过滤器6.5 分馏塔数量: 1套塔结构材料: 铝制,筛板塔材质牌号:5052冷箱外壳材料： Q235，厚度:5mm 总重:23t产地: 制造厂制造厂制氧机有限公司主要技术参数序号技术要求技术参数单位备注1 型号FN-1800/60Y2 氮气产量1800 Nm3/h3 加工气量≥3750 Nm3/h4 压力0.2 MPa（G）5 纯度≤3 ppm O26 液氮产量60 L/h7 压力0.4 MPa（G）8 纯度≤3 PPMO2分馏塔内主要供货范围序号设备名称及数量外形尺寸m m数量形式及材质1 主换热器一台铝板翅式50522 冷凝蒸发器一台铝板翅式50523 过冷器一台铝板翅式50524 平衡罐一台50525 精馏塔一台50526 管道一套50527 阀门一套50528 冷箱2900X3300X21500 一台Q2359 梯子平台一套Q23510 珠光砂足量11 随机文件一套6.6 气体透平膨胀机 2台(一用一备)产地: 制造厂制造厂制氧机有限公司主要技术参数:序号技术要求技术参数单位备注1 型号:PLPK-29.1/2.94-0.32 工作介质: 富氧空气3 膨胀空气量：1750Nm3/hr4 膨胀前压力0.294MPa(G)5 膨胀后压力0.034MPa(G)6 膨胀前温度118K7 轴承型式气体轴承8 转速～38000 r/min9 绝热效率78 %10 制动型式风机制动供货范围序号设备名称型号规格生产厂家数量备注1 膨胀机主体制造厂2台2 空气过滤器制造厂2台3 纸质消声器制造厂2台4 风机制造厂2台装在主机5 蜗壳制造厂2台装在主机6 风机端进出口连接管制造厂2套机组特性说明:1.制造厂于1975年自行设计与制造气体透平膨胀机距今以有30多年的历史,积累了丰富的设计与制造经验,近几年采用引进国际先进的计算软件及5座标加工设备使得膨胀机的质量不断提高.本次设备要求采用气体轴承,在大流量条件下对气体膨胀机要求较高,制造厂曾设计制造过膨胀量在3500 Nm3/hr,并取得成功.2.为保护膨胀机安全运行,系统内设置了报警联锁功能,当轴承气,转数低于设定值自控系统自动报警,停机.6.7 液氮储存系统 1套供货厂家：北京金海鑫6.7.1 液氮贮槽总数 1台主要技术参数:序号技术要求技术参数单位备注1 型号: CLF-50/82 储存介质: 液氮3 容积50m34 型式立式，真空粉末绝热5 工作压力0.8MPa(G)6 设计温度(内槽): -196 ℃7 夹层封结真空度≤1 Pa8 夹层漏气率: ≤1×10-6 Pa m3/s9 日蒸发率: ≤0.39 %10 真空寿命: ≦3 年11 设备主体寿命: ≦20 年12 外形尺寸(L×W×H)φ3300x12182mm13 设备主要材料0Cr18Ni9/Q235-B14 设备重量～25450 kg供货范围序号设备名称型号规格生产厂家数量备注1 液氮贮槽主体1台2 安全阀1套3 低温阀门四川1套4 随机压力容器文件2套6.7.2 汽化器 1台产地:制造厂主要技术参数:序号技术要求技术参数单位备注1 型号: KQ-1800/82 形式水浴式3 汽化量：1800m3/h4 工作压力：0.2 MPa(G)5 工作介质:液氮供货范围序号设备名称型号规格生产厂家数量备注1 汽化器本体 1台七.电控系统1、设计原则a、本空分装置的电控设计采用先进技术，做到安全可靠，操作方便，满足生产工艺要求。
(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20000 m3/h、30000 m3/h和50000 m3/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：1 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。
2 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.3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4 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。
空分装置工艺流程及仪表简介
空分装置工艺流程及仪表简介一、10000NM3/h空分工艺流程及仪控系统1、工艺流程简图：2、空压机工作原理：空气经过滤器进入空透压缩机，进入叶轮的气体在叶轮的作用下，高速旋转产生离心力，在离心力的作用下气体被甩出，并获得很大的速度，在扩压器等元件中将速度能转化为压力能。
这样通过逐段的多级压缩，使气体达到规定的压力，送至空分系统。
3、空压机仪控系统：（1）、温度：8个轴温测量（TIAS1.10~TIAS1.17）8个进出口温度测量（TI1.1~TI1.2）（2）、压力：入口压力：PI1.1. 出口压力调节：PIC1.2.（3）、流量：出口空气流量：FI1.24、空气预冷系统及测量仪表组成：（1）、空冷塔的作用：进塔空气洗涤和冷却。
（2）、仪表控制：1空冷塔液位：LICAS101（700～900mm）。
2空冷塔出口空气压力：PIAS101(≤0.35Mpa报警≤0.30Mpa停车)。
3空冷塔出口空气温度：TIAS104－1－2(≥50℃报警≥55℃停车)。
5、板式换热器（可逆式换热器）的作用及仪表控制原理：（1）、作用：空气冷却和清除水分、二氧化碳。
（2）、仪表控制（切换系统）原理：工作原理：由十台切换阀及对应二位五通电磁阀组成两大组，DCS 输出控制信号，按照程序使阀门开关动作。
每三分钟切换空气进口和污氮气出口通道，达到清除管道内水份和二氧化碳的作用。
6、空分塔主要设备及作用：空分塔的作用，是为压缩岗位提供纯度≥99.2％的氧气和纯度≥99.99％的氮气。
（1）、分馏塔：包括上塔、下塔、付塔、冷凝蒸发器等。
主要作用为分离氧气、氮气。
仪表有液位、压力、阻力等测量。
（2）、液氧吸附器、液空吸附器：各两台。
主要作用是吸附液氧、液空中的乙炔（正常0.01ppm）及碳氢化合物。
仪表有压力和温度测量。
（3）、液化器：包括氧液化器、氮液化器、污氮液化器。
主要作用是通过换热使气体变成液体。
仪表主要测量各介质进出口温度。
精选空分设备及工艺介绍
4.精馏原理（多次部分汽化带回流）
回流的作用回流的主要作用就是提供不平衡的汽液两相，而构成汽液两相接触传质的必要条件。精馏塔内由于塔顶的液相回流和塔底的汽相回流，为每块塔板提供了汽、液来源。
4. 精馏原理
4.4 氧、氮混合物汽液相平衡曲线
4. 精馏原理
4.5 氧、氮混合物汽液相平衡曲线
4. 精馏原理
4.精馏原理
4.3 多次部分汽化带回流
4.精馏原理（多次部分汽化带回流）
原料
V0
L1
V1
L0
Vn-1
Vn
Ln
Ln-1
L3
V2
Vn-2
冷源
加热蒸汽
L’0
L’1
L’2
V’1
V’2
V’3
V’n-1
L’n-1
V’n
L’n
热源
4.精馏原理（带回流多次部分汽化t-x-y）
x(y)
温度t
0
100
组分％
A
B
FL
1.介绍
精馏设备下塔、主冷凝蒸发器上塔、主冷凝蒸发器粗氩Ⅰ、粗氩Ⅱ、粗氩冷凝器纯氩蒸发器、纯氩塔、纯氩冷凝器
系统介绍：
原料空气
空压机
空冷系统
热交换系统
纯化系统
膨胀机
加压
预冷
纯化
制冷
储存系统
产品压缩机或用户
精馏系统
换热
气氧气氮
液氧液氮
控制系统
计算机
控制
2.概述
精馏原理
气化蒸发沸腾液化物相气液相平衡精馏
5.4.2 填料塔可用填料层的△p/z~u关系图来说明，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”，将△p/z~u关系线分为三个区域。① 恒持液量区 持液量：操作时单位体积填料层内持有的液体体积。 气速较低时，液体的流动与气速无关，所以持液量不变。