现代煤化工公用工程基础知识,空分装置说明

3 空分装置

3.1 工艺设计基础

3.1.1装置生产能力

空分装置制氧能力：30000Nm3/h

3.1.2 装置组成

空分装置由如下4工序组成：

（1）空气压缩工序；

（2）空气净化工序；

（3）空气分离工序；

（4）液氧液氮液氩贮存工序。

空分装置、工序、主项编码如下表。

3.1.3 原料、产品和催化剂等规格

（1）原料

本装置原料为空气。

原料空气质量规格（杂质含量）如下表：

（2）产品规格

（3）化学品规格

3.1.4 原料、催化剂和化学品消耗量

3.1.5 公用工程物料规格及消耗

3.2 工艺说明

3.2.1 生产方法及工艺特点

空分装置以空气为原料，通过离心式空气压缩、分子筛空气净化、两级空气精馏的方法将空气分离为氧气和氮气，供煤气化装置、备煤装置及公用工程系统使用。空分装置副产的仪表空气供全厂装置正常生产时使用，副产的液氧液氮液氩外售。

空分装置采用“离心式空气压缩＋分子筛空气净化＋两级空气精馏＋液氧泵内压缩”工艺技术，此技术是成熟的工艺技术，有以下主要特点:

●用高效的两级精馏制取高纯度的氧气和氮气；

●用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节

省能耗，提高制冷量；

●热交换器采用高效的铝板翅式换热器，使结构紧凑，传热效率高；

●采用分子筛净化空气，具有流程简单、操作简便、运行稳定、安全

可靠等优点，大大延长装置的连续运转周期；

●采用液氧泵内增压流程，使空分装置操作运行更加安全;

采用DCS控制，使空分装置始终在最佳经济点运行。

3.2.2 工艺流程简述

从大气吸入的空气经空气过滤器（S01101）滤去灰尘杂质后，入空气压缩机

（K01101）加压至0.5MPa（G），然后进入空气冷却塔（C01201）。

空气在空冷塔下段，与循环冷却水逆流接触而降温。然后通过上段与经冷水

机组冷却的冷冻水逆流接触，降温后入分子筛吸附器（C02103A/B），清除空气

中的水份、二氧化碳和碳氢化合物。

已净化的空气一部分作为仪表空气供全厂用户使用，剩余部分进入冷箱

（Z01301）进行深冷分离。出冷箱的产品氧气供煤气化装置使用。

出冷箱的氮气经氮气压缩机（K01102）压缩至0.5MPa（G），送全厂低压氮

气用户。

出冷箱的氮气经氮气鼓风机（K01103）压缩至0.03MPa（G），送煤气化装

置用于开车。

从冷箱抽出部分液氧液氮液氩，送入液氧贮罐（T01402）、液氮贮罐（T01401）、

液氩贮罐（T01403）储存待售。

3.3 节能措施及效益

（1）空压机及空气增压机为离心式压缩机，采用同一台蒸汽透平驱动，节省投资并提高能量转换效率。

（2）空冷系统通过水冷塔来充分利用污氮气的不饱和吸湿性，降低冷却水温度，从而可以降低冷水机组的制冷量，节省运行费用。

（3）分子筛吸附器采用双层床结构（活性氧化铝+分子筛）底层活性氧化铝床层可有效地保护分子筛，延长分子筛使用寿命，同时采用双层床也使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约再生能耗。

（4）采用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节省能耗，

提高制冷量。

（5）精馏塔采用规整填料，降低阻力降，减少了空压机的出口压力，降低了能耗。

3.4 装置定员

空分装置操作制度为：年连续运转时间8000小时，每天操作24小时.采取五班三运转制。

定员表

3.5 装置危险性物料及特性

（1）火灾及爆炸性危害

本工程所用原料为空气，产品为氧气、氮气、液氮和液氧，原料和产品氧气、氮气均不燃不爆，但氧气对可燃材料和通常认为相对不燃材料具有快速的助燃作用。另外，氧气、氮气和原料空气在压力状态下若操作和管理不当存在超压爆炸危险；液氧和液氮在非正常情况下易产生液体气化而引起超压爆炸。（2）有毒有害性危害

原料和产品均无毒。

若氮气泄漏，会降低泄漏区域大气中氧含量，使人呼吸困难，如果人体吸入纯氮，很可能突然窒息，甚至死亡。

氮分子量为28.0，沸点-196℃，在正常空气中含量约为78.93%，是无色、无味既不燃烧，也不助燃的惰性气体。吸入高浓度氮气即产生缺氧状态，人体对于缺氧有相当的代谢能力，但缺氧严重，延髓活动受到明显抑制，心血管和呼吸中枢反应迟钝，呼吸和循环系统失调，先发生呼吸停止，随之心脏停止跳动。（3）低温危害

液化的氧气、氮气均为低温液体，如果皮肤直接接触，就可能被冻伤。若皮肤与很冷的固体表面接触，两者会很快粘结在一起，强行撕开可能造成皮肤的伤害。

3.6 生产安全与卫生

3.6.1 生产过程中职业危险、危害因素分析

（1）火灾及爆炸性危害

本装置所用原料为空气，产品为氧气、氮气和液氧、液氮、液氩。原料和产品氧气、氮气均不燃、不爆，但氧气对可燃材料和通常认为相对不燃材料具有快速的助燃作用。另外，氧气、氮气和原料空气在压力状态下若操作管理不当存在超压爆炸危险；液氧和液氮在非正常情况下易产生液体气化而引起超压爆炸。

（2）有毒有害性危害

原料和产品均无毒。

若氮气泄漏，会降低泄漏区域大气中氧含量，使人呼吸困难，如果人体吸入纯氮，有可能突然窒息甚至死亡。氮分子量为28.0，沸点-196℃，在正常空气中含量占78.93%，是无色、无味、不燃也不助燃的惰性气体。吸入高浓度氮气即产生缺氧状态，人体对于缺氧有相当的代偿能力，但缺氧严重，延髓活动受到明显抑制，心血管和呼吸中枢反应迟钝，呼吸和循环系统失调，先发生呼吸停止，随之心脏停止跳动。

（3）低温危害

液化的氧气、氮气、氩气均为低温液体，如果皮肤直接接触，就可能被冻伤。

若皮肤与很冷的固体表面接触，两者会很快粘结在一起，强行撕开可能把皮肤撕下来。

（4）噪声危害

本装置主要噪声源为：离心压缩机、电机、液氧泵、增压膨胀机、气体放空等，噪声值在85～120Db（A）之间。

噪声对人体的危害，除听力减退外，尚有耳鸣或耳痛的症状或兼有明显的神经衰弱综合症（头痛、头晕、多梦、乏力、失眠、记忆力减退、心悸等），严重时能引起中枢神经系统功能状态的改变

（5）主要污染源和污染物见3.6三废排放量及处理措施