空气分离装置简介分解

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四、预冷系统
冷却后的压缩空气
压缩后的气体进入空气预 冷系统中的空气冷却塔，被循 环冷却水和水冷塔来的被不饱 和氮气和污氮冷却的冷冻水冷 却和洗涤，使空气温度降到 16℃，并洗涤部分NOx,SO2,Cl+ 等有害杂质，再进入纯化系统。 空气冷却塔顶部设有惯性分离 器及丝网分离器，以防止工艺 空气中游离水分带出。
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节流过程： • 节流：流体通过装在管道 中的缩孔时，压力降低， 体积膨胀的过程叫节流。 • 节流过程的特点：绝热且 没有能量交换，因此是一 个等焓过程i1=i2，即节 流前后的焓相等。这说明 节流过程并不产生冷量， 但节流前后的空气温度是 下降的。
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空分中控分子筛纯化系统界面图
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六、制冷系统
由纯化系统来的洁净空气一部分进入增压机，消耗掉由膨胀机膨 胀进输出的功，同时使压力得以升高，经增压后空气入增压机后冷却 器，冷却到所需温度后，入主换热器冷却到一定温度后入透平膨胀机 膨胀，膨胀后空气入上塔参与精馏。
空分工段主要知识简介
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目
一、空分工艺流程图 二、空气分离方法及特点 三、压缩系统 四、预冷系统 五、净化系统 六、制冷系统 七、换热系统 八、精馏系统
录
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一、空分工艺流程图
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二、空气分离方法及特点
空气分离方法有吸附法、膜分离法和低温精馏法。本工段采用低温精馏法。
1、变压吸附法 让空气通过分子筛吸附塔，利用分子筛对空气中的氧、氮组分选择性吸附 而使空气分离获得氧气。 特点： （1）流程简单，常温运行，设备便易，投资少； （2）全自动控制，制氧快速，能耗低，生产1M3氧气的能耗只有0.4KWH； （3）产品单一，不能同时生产氧和氮； （4）纯度低，氧纯度只有90%～93%； （5）分子筛体积大，不适合大型化生产，一般用在小于4000M3/H氧气的场 合； （6）分子筛切换时间太短（两分钟），系统容易出故障，不适合连续运转。
污氮放空
脱盐水
循环水上水 压缩空气
污氮
E-3
循环水回水 水冷塔 空冷塔
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空冷塔结构图示意图
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五、净化系统
纯化系统中的吸附 器由两台立式容器组成， 两台吸附容器采用双层 床结构，底部为活性氧 化铝，上部为分子筛， 当一台吸附除去工艺空 气中的H2O、CO2、碳氢 化合物时，另一台则由 来自冷箱中的污氮通过 电加热器加热后进行再 生。
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3、氧压压缩机
一期氧压机参数： 型号：2MCL454+3MCL406 离心式氧压机 氧气流量：6000Nm3/h、纯度99.6%（O2） 氧气压力：2.5MPa 电机功率：1600kw 压缩过程：低压缸两段压缩+高压缸三段压缩 冷却过程：五级冷却 二期氧压机参数： 型号：ZW-51.2/27 活塞式氧压机 氧气流量：单台3000Nm3/h（两开一备）、纯度99.6%（O2） 氧气压力：2.7MPa 电机功率：535kw 压缩过程：低压缸一段压缩+高压缸两段压缩 冷却过程：三级冷却
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3、氧压压缩机
（1）氧压机的工作原理 一期氧压机为离心式压缩机，其工作原理是由电动机带动，当 叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的气体一道旋转，在离心力 的作用下，其压力和速度都得到提高，在从一级压向另一级的 过程中，由于气体在蜗壳流道中一部分速度能转化为压力能， 进一步提高了气体的压力，这样经过一级又一级涡轮增压作用， 气体以较大的压强最后经与涡轮相连的压出管向外排出。 二期氧压机为活塞式压缩机，其工作原理是由电动机带动曲轴， 曲轴传力给连杆作圆周运动，然后传力给十字头、活塞杆、带 动活塞作直线往复运动，完成气体吸气、压缩、排气、膨胀的 工作过程。
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3、低温精馏法 将空气压缩、冷却，使空气饱和液化，利用氧、氮组分的沸点差， 用精馏的方法将氧氮分离，从而获得高纯度的氧和氮。低温法是实 现空气分离是深冷与精馏的组合，是目前应用最为广泛的空气分离 方法，在国内外的制氧行业中占统治地位。
特点： （1）产量大：目前国内最大的制氧机在宝钢，制氧能力为72000M3/h， 国外最大的制氧机在巴西，制氧能力为110000M3/h。 （2）氧气和氮气纯度高：氧气的纯度可达99.6%以上，氮气纯度可达 99.999%； （3）电耗低； （4）适宜大规模生产； （5）可以同时生产氩气等稀有气体。
七、换热系统
出空气纯化系统 的洁净工艺空气大部 分进入冷箱内的主换 热器，被从精馏塔出 来的、低温的污氮、 氮气和氧气冷却，接 近露点的空气进入下 塔的底部，进行初次 精馏。
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八、精馏系统
双级精馏塔 • 压缩、冷却后的低温空气在下塔 进行初步分离，获得液氮和富氧 液空 – 下塔顶部的液氮 – 下塔底部的富氧液空 • 富氧液空在上塔进一步分离，得 到纯氧和纯氮 – 上塔上部用来不断提高低沸 点组份氮的浓度，叫精馏段； 下部用来将低沸点组份氮分 离出来，叫提馏段
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三、压缩系统
1、自洁式过滤器结构
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2、空气压缩机
本工段空压机位离心式压缩机，其工作原理： 随着机轴传递给叶片的动能,气体在叶片驱使下高速旋转，产生离 心力，机内气体在离心力作用下,沿叶片流道向叶片出口甩出。从叶片 出口流出的高速气体，在蜗壳流道内速度逐渐变慢，压力逐渐升高， 并沿排出口排出。与此同时，叶片入口处的气体减少，压力降低，形 成出入口压差，也就连续吸入新的气体。 一期空压机参数： 压缩机为四级压缩三级冷却压缩机 功率：3200kw 吸入压力:0.097MPa(A) 气量：34000Nm3/h 排气压力:0.62MPa(A) 二期空压机参数： 压缩机为四级压缩三级冷却压缩机 功率：3900kw 吸入压力:0.097MPa(A) 气量：39000Nm3/h 排气压力:0.62MPa(A)
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气体在膨胀机内膨胀并对外做功是空分装置制取冷量获得低温的主要方 法，膨胀过程是一个绝热过程，输出的外功等于焓降，也叫膨胀机的制冷 量。 i=i1- i2
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增压膨胀机示意图
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2、膜分离法 利用有机聚合膜的选择渗透性，从气体混合物中将氧、氮分离， 获得富 氧气体。 特点： （1）氧、氮、氩透过膜的速率不同，氧＞氩＞氮，氧气透过膜的速 度 约为氮气的4～5倍； （2）分离膜很薄，而且具有很多的微孔； （3）分离膜对不同的气体组分具有选择透过性； （4）不同气体组分在分离膜中的溶解度和扩散系数不同； （5）在膜中形成气体浓度梯度；