空分装置

0.7MPa (G)
去全厂仪表空气系统
2.7MPa (G) 去空分装置增压膨胀机 7.0MPa (G) 去装置高压板式换热器
高压蒸汽 8.82MPa
齿 轮 箱 空压 机
汽轮机
来自过滤系统
增压机
去 脱 盐 水
266000 Nm3/h
0.62MPa (A)
去空气预冷系统
来自纯化器
3、空压机系统
含尘空气经过自洁式空气过滤(F171A001),滤掉
制造厂 川空集团
备注 填料塔
水冷却塔
1
川空集团
填料塔
IS250-200-460型 离心泵 IS125-100-315B型 离心泵 水过滤器 水过滤器
2 2 2 3
浙水 浙水 川空集团 川空集团
用一备一 用一备一 用一备一 用二备一
2、分子筛纯化系统
• 工艺流程：经空冷塔冷却后的空气，自下向上通 过一台分子筛吸附器时，空气中含有的水份、二 氧化碳、乙炔等碳氢化合物相继被吸附清除，送 入后部系统（仪表空气、低压板式换热器、增压
新学员化工生产知识培训
空分车间工艺概况
一、空分装置的生产目的和作用
1、空分装置主要是为气化装置提供生产所需的中压
高纯度氧气，同时为生产装置提供密封、置换、吹
扫所需的低压氮气和中压氮气。正常生产时为全厂
提供仪表空气、装置空气及气化炉开工空气，开工
用仪表空气由空压站提供，此外本装置还提供液氧、
液氮产品。
• 进入空冷塔的水分为两段。下段为由用户循环冷 却水系统来的冷却水，经循环水泵加压入空冷塔 中部，与由顶部流下来的冷冻水汇合自上而下出 空冷塔回循环冷却水系统。 上段冷冻水是循环冷却水系统来的水经水冷却塔与 由分馏塔来的多余的纯氮、废氩气、污氮气热质
交换冷却后，由冷冻水泵加压后送入空冷塔顶部。
•
• 另外，为确保全厂断电时机组各轴承所需润滑油 的供给，设置了事故油泵及高位油箱，正常运转 中高位油箱注满油，并保持少量溢流，一旦发生 意外，可通过位差向机组各轴承提供润滑油。
6、调节系统
调节系统主要有转速传感器（715）、转速控制系
统综合控制、电液转换器（1742）、油动机（1910）
和调节汽阀（0801、0802）组成。
冷却原理就是使空气与水在填料中充分混合换 热后使空气温度下降，而其中的冷却水由凉水塔 经冷却水泵加压后送入空冷塔中部，冷冻水是利
用由分馏塔来的干燥污氮气及氮气, 吸收水份的潜
热，将由来自水冷塔的低温水经低温水泵加压后
送入空冷塔上部。
设备名称 空气冷却塔
数量 1
Βιβλιοθήκη Baidu
结构尺寸及主要部件材料 外形尺寸： Φ4400×16，H=28177mm 主体材料：Q345R 外形尺寸： Φ4400×12，H=17550mm 主体材料：Q235-B 电机功率：160KW 电机功率：75KW Φ486×8,L=1053mm Φ392×6,L=560mm
五、空分装置
• 我公司配套的2X50000NM3/h空分装置是目前比较 先进的设备，主要特点是：空压机组由汽轮机驱 动、常温分子筛净化、增压膨胀机制冷、精馏塔 采用规整填料、全精馏无氢制粗氩、DCS集散系统
控制、液氧内压缩、中压氮气水浴汽化等。整套
设备包括：空气过滤系统、空气压缩系统、空气
预冷系统、分子筛纯化系统、增压透平膨胀机系
设备型号及名称
结构尺寸及主要部件 材料
数量
制造厂
备注
增压透平膨胀机组
2
进口/ 川空集团
用一备一
增压机过滤器
1
配进口膨胀机
膨胀机过滤器
1
配进口膨胀机
增压机后冷却器
Φ716×8,L=6998mm 主体材料： Q345R/0Cr18Ni9
2
川空集团
4、换热系统流程及作用
• 1、利用返流污氮、低压氮气、废氩气将分子筛来 的空气冷却至100K，返流气体加热到接近常温；
二、空分装置主要的产品及产量
• 空分车间备有两套空分装置，每套空分装置氧气 产量为50000Nm3/h,压力为5.0MPa,低压氮气产量 30000Nm3/h，压力为8kpa,压力氮产量20000Nm3/h，
压力为0.4MPa，中压氮气产量10000Nm3/h，压力
为3.7MPa,液氧产品300Nm3/h，压力0.16MPa，纯
7、保安系统
• 此系统为电磁阀得电保护，主要保护项目有转速、
轴向位移、轴振动、轴温高、润滑油压低、速关 油压低、汽轮机排汽压力高。
8、压缩机主要设备
名称 压缩机 汽轮机 增压机 高位油箱 1 1 1 1 件数 供货 MAN 杭汽 MAN 常州华立液压润滑设备有 限公司
润滑油冷却器
润滑油过滤器
1
2
• 4、增压机系统
• 由纯化器来的洁净空气(128000Nm3/h)进入增 压机(7901),经五级压缩使空气的压力得以提高。 增压空气分三股：一股从增压机一级水冷器后抽 出（4000Nm3/h、0.88MPa、37℃）去仪表空气系 统；一股从增压机三级水冷器后抽出 （54000Nm3/h,2.7MPa）去空分装置增压透平膨胀 机增压端；另一股(7.0MPa、40℃、70000Nm3/h) 从增压机末级引出，经冷却后进入空分装置。流 程中设有二个回流阀和一个防喘振放空阀，分别 为FV-63280、FV-65280和HV60270,目的是防止进 入增压机一级和四级的气量过小引起喘振。
综合控制同时接受二个转速传感器（715）变送的
汽轮机转速信号，将接收到的转速信号与转速设定
值进行比较后输出执行信号（4～20mA电流)，再经
电液转换器转换成二次油压（0.15～0.45MPa),二
次油压通过油动机操纵调节汽阀。
• 该机组采用ITCC综合控制系统，它可以实现机组 设备的保护控制，机组设备的轴振动、轴位移、 防喘振保护系统、汽轮机转速控制系统、轴承温 度监测保护系统、故障报警系统、逻辑控制系统 和油压等安全保护逻辑联锁在ITCC系统中完成。 ITCC采用Modbus通讯协议与中央控制室的DCS系统 通讯。ITCC与DCS系统之间的重要控制联锁信号通 过硬接线方式连接。设置大型旋转机械在线状态 监测和分析系统，用于在线连续监测大机组运行 过程中的振动及工艺参数，并长期记录对设备管 理、诊断有用的数据。
四、空气压缩系统工艺原理、岗位工艺流 程简述及主要设备
（一）、汽轮机原理 高压蒸汽在汽轮机内主要进行两次能量的转化， 使汽轮机对外做功。第一次能量转换是热能转化 为动能：高压蒸汽经过喷嘴（静叶栅）后压力降 低、产生高速汽流而实现的。第二次能量转换是 动能转化为机械能：高速蒸汽的冲击力施加给动 叶片使转子高速旋转，并传递力矩，输出机械功 而实现。
其中机械颗粒、粉尘等后，经入口导向叶片（ZY40285）进入空气压缩机(7900),经四级压缩、三 级冷却后输出压力0.523MPa，流量266000Nm3/h的 空气进入空分装置预冷系统。空压机出口管线设 有防喘振放空阀，通过HV40270控制压缩机的出口
压力和通流气量，以防止压缩机发生喘振现象。
主润滑油泵
辅助油泵 事故油泵 油箱
1
1 1 1
凝汽器
1
杭汽
冲洗水箱 联轴器1
1 1
MAN MAN
联轴器2
盘车油泵用电机 盘车油泵 顶轴油泵 顶轴油泵用电机 疏水膨胀箱 凝结水泵 凝结水泵用电机 两级射汽抽气装置 总放空消音器 暖管消音器
1
1 1 1 1 1 2 2 1 1 1
MAN
MAN 杭汽 杭汽 杭汽 杭汽 杭汽 杭汽 杭汽 川空集团 外购
度99.8%，液氮2600Nm3/h，压力0.2MPa，纯度
99.99%.
三、系统工艺流程特点
• 我公司配套的2X50000NM3/h空分装置是目前比较 先进的设备，主要特点是：空压机组由汽轮机驱 动、常温分子筛净化、增压膨胀机制冷、精馏塔 采用规整填料、全精馏无氢制粗氩、DCS集散系统 控制、液氧内压缩、中压氮气水浴汽化等。整套 设备包括：空气过滤系统、空气压缩系统、空气 预冷系统、分子筛纯化系统、增压透平膨胀机系 统、精馏塔系统、全精馏无氢制氩系统、换热系 统、液体贮存系统、仪控系统、电控系统等。
• 5、供油系统
• 机组用油由公共油站提供，供油系统由油箱、一 组油箱电加热器、二台油雾风机、一组油泵、一 台事故油泵、一台油冷却器、一组润滑油过滤器、 一台事故油过滤器、一台蓄能器、一台高位油箱。
• 汽轮机调节及润滑系统用油由压缩机制造厂供货 的集中油站提供。油采用ISO 规定的汽轮机油， 牌号为VG46。供油分两路分别接到汽轮机润滑油、 调节油总管，＞0.25MPa的润滑油由各分油管路 供给汽轮机前、后径向轴承，推力轴承等，轴承 进油管上有可调节流阀和压力表以适应各分管不
压缩机、外送装置空气及气化炉开工空气）。
• 再生是利用吸附剂高温时吸附容量降低的原理， 用分馏塔排出的污氮气，经蒸汽加热器加热对纯 化器进行再生。CO2 被解吸后被污氮气带出吸附 器，排至大气，然后用分馏塔出来的冷污氮气将 再生结束的纯化器吹冷至常温，以备下次切换使 用。
设备名称
数量
结构尺寸及主要部件材料
统、精馏塔系统、全精馏无氢制氩系统、换热系 统、液体贮存系统、仪控系统、电控系统等。
1、空气预冷系统工艺流程及工作原理
• 工艺流程：空气由空压机送入空气冷却塔中部， 由下往上穿过填料层，被从上往下的水冷却，并 同时洗涤部分NOx，SO2， C1+等有害杂质，最后 穿越顶部的丝网分离器，进入分子筛纯化系统， 出空冷塔空气的温度约为15℃。
• 同用油量的需求。润滑油过滤精度≤10μ m，正常 进油温度45(+3～-2)℃,用油量29m3/h。调节油总 管油压＞0.85MPa，过滤精度≤10μ m，正常油量 11m3/h，瞬时最大用油量53m3/h，为减少因用油 量变化而引起的油压波动，在调节油路上装设有 一只43L的液压蓄能器（4600）；
• 2、汽封系统
• 为防止汽缸前汽封处高温蒸汽漏入轴承箱造成轴
承温度升高及润滑油中带水：防止后汽封处空气 漏入排缸而使真空恶化，汽轮机采用了封闭式汽 封系统，主要由气动汽封压力调节器（7200）以 及管道、阀门等组成，正常运行时封汽压力 0.108MPa。
4000Nm3/h 54000Nm3/h 70000Nm3/h
（二）、工艺流程
• 1、蒸汽及冷凝液系统
• 蒸汽管网来的高压蒸汽（8.82MPa（G）/535℃） 通过主蒸汽阀、速关阀（蒸汽滤网）和调节汽阀 进入汽轮机的蒸汽室并经喷嘴进入汽轮机的膨胀 空间，在那里蒸汽将能量释放给转子并膨胀至最 终压力，然后离开排汽段进入凝汽器中冷凝成水， 并形成一定的真空度，冷凝水用冷凝液泵输送， 返回脱盐水系统。为维持凝汽器的真空度，汽轮 机配置有启动抽气器和两级射汽抽气装置，抽出 凝汽器中的不凝气，抽气器动力蒸汽 （2.2MPa(a)/225℃）经冷却后回收到凝汽器中。 抽气器的冷却用水为冷凝泵出来的冷凝水。
增压透平膨胀机制冷原理
• 透平膨胀机是高速旋转的热力机械，它是利用工 质流动时速度的变化来进行能量转换的，膨胀工 质由进气管进入蜗壳，被均匀地分配进入喷嘴； 经过喷嘴膨胀，降低了压力和温度后进入工作轮，
在工作轮中工质进一步膨胀做功；然后经由扩压
器排入膨胀机的出口管道，而膨胀功则由主轴向
外输出来驱动增压机旋转。
• 1) 来自增压压缩机三级冷却器后的压力为 2.7MP(G)、温度40℃的空气在增压透平膨胀机增 压侧进一步增压至4.15MPａ，再经增压后冷却器 冷却，进入高压板式换热器被返流气体、液体冷 却，去膨胀机制冷。
• 2) 4.10MPａ、－108℃的空气在膨胀机膨胀做功， 压力降为0.485MPａ、温度为-172℃，进入下塔参 与下塔精馏。
• 2、利用返流污氮、中压液氧将增压机来的高压空 气冷却至100K；
制造厂
吸附器
2
外形尺寸： Φ4500×18，H=19500mm 主体材料：Q345R
川空集团
蒸汽加热器
1
外形尺寸： Φ1800×25，L=8220mm 主体材料：Q345R
外形尺寸： 1868×1868×10000mm 主体材质：Q235－A.F
川空集团
总放空消音器
1
川空集团
3、增压透平膨胀机的工艺流程
空压机原理
在蒸汽透平的驱动下，离心式压缩机的叶轮随轴 高速旋转，叶片间的介质气体也随叶轮旋转而获 得离心力，高速气体被甩到叶轮外的扩压器中去， 使气体的流动速度能转化为压力能，经过扩压器 后的介质气体经弯道、回流器进入下一级继续压 缩。压力提高的同时，介质气体温度也要升高， 设置级间冷却器来降低压缩气体的温度，减少压 缩功。