KDN-2000 150Y空分制氮装置培训资料11解析

空分制氮基本原理及过程
空气被冷却至液化温度 空气的冷却是在主换热器中进行的，在其中空气被来自精 馏塔的返流气体冷却到液化温度。与此同时，低温返流气 体被复热。空气在主换热器、液化器中与返流低温废气换 热而被部分液化，在正常运行中，氮气和富氧液空在冷凝 蒸发器进行热交换，由于两种流体压力的不同，氮气被冷 却成液氮，一部分进入液体贮槽，一部分返回精馏塔，作 为回流液。 空气的膨胀系统（制取冷量） 分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中绝热节流膨胀获得 的。废气由冷凝蒸发器顶部引出经过冷器、液化器复热后 经透平膨胀机绝热膨胀，给装置补偿冷量。膨胀后的废气 经过冷器、液化器、主换热器复热后出冷箱作为纯化系统 的再生气
空气预冷系统

预冷机组 一开一备 符号：RU-1101 RU-1102 BAYL-6500W/12 作用：将压缩空气冷却到所需的温度。 技术参数：制冷量 107.5KW 制冷剂 R22 空气进温度 ≤40 ℃ 空气出温度 ≤8 ℃
空气纯化系统


分子筛吸附器 符 号：MS1201、MS1202 HXK—6500/12 作 用：吸附空气中的水份、二氧化碳等杂质，使进入冷箱的空气净化 结 构：立式圆筒体。 使用方式：：分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生 分子筛类型 13XAPG球型 4X8目分子筛 再生气类型 富氧空气 电加热器 符号：EH1201，EH1202 作用：将污氮气加热到175℃，为分子筛的再生提供高温再生用污氮气 结构：立式圆筒体，内设三组电加热管 使用方式：再生用污氮气通过电加热器，和通电后发热的电加热管进行 热交换，将污氮气加热到175℃，电加热管通过电控系统控制发热量
空分制氮装置系统
动力车间
李俊
前言


在工业生产和日常生活中，氧气和氮气有广泛的用途。 空气中含有78%的氮气，是最廉价的原料。工业上大规模 制取氧气和氮气是以空气为原料，将空气中的氧和氮分离 出来，满足生产的需要。 目前空气分离的方法有深冷分离法、变压吸附法、膜分 离法，用空气中各组分物理性质不同，采用深度分离、吸 附、膜分离等方法从空气中分离出氧气、氮气，或同时提 取氦气、氩气等稀有气体的过程。 在空气分离领域中， 深冷分离法是传统的方法，变压吸附法是七十年代迅速发 展起来的一种新的制氮技术 ，膜分离法技术还不成熟。 国内普遍采用深冷分离和变压吸附分离空气。
空气压缩过滤系统


以下对部分部机及保冷箱内的单元设备作简要说明。 自洁式空气过滤器 一开一备 位 号：AF1101 AF1102 ZKG –360型 作 用：清除空气中的机械杂质及灰尘。 结 构：室外立式。 设计参数 额定处理空气量 360 m3/min 空气压缩机 一开一备 位 号：TC1101 TC1102 TRE90M4S 作 用：把空气加压至1.2MPaG并逐级冷却。 结 构：离心式，电机驱动，中间冷却。 设计参数 ：排气量（干） 6500 Nm3/h 电机功率 900 KW
基本原理及过程

深冷空分制氮就是以空气为原料，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。为了获得需要的产品，整套系统包括： 1、空气过滤和压缩系统 2、空气的预冷系统 3、空气纯化系统（除水份和二氧化碳） 4、空气液化系统 5、空气膨胀系统 6、空气精馏系统 7、液氮贮存汽化系统
工艺流程简述

流程简图
原料空气
原料空气 自洁式空滤 自洁式空滤 压缩机 压缩机 后冷却器 后冷却器
氮气缓冲罐
空气精馏
Βιβλιοθήκη Baidu
空气纯化
空气预冷机 空气预冷机
氮气用户
液氮储存
液氮汽化
工艺流程概述



本装置采用分子筛净化吸附、膨胀机制冷、压力氮气直接出塔的中 压流程空气分离制高纯氮方案。 室外引入的空气经过滤器净化,空气压缩机组压缩至1.2MpaG,并经末 端冷却器降温至40℃,再由冷气机组冷却至5℃进入分子筛吸附器,去 除H2O、CO2及C2H2等碳氢化合物。分子筛吸附器两台交换使用，一台 吸附工作，另一台再生，再生气为分馏塔废气。 净化后的空气进入分馏塔，通过主换热器、液化器与返流废气及产 品氮气进行热交换，冷却后进入精馏塔底部，经过精馏分离为产品 氮气和富氧液空，塔底液空过冷节流后进入冷凝蒸发器，在0.5MPaG 压力下与氮气进行热交换。氮气液化后作为精馏塔回流液。 废气由冷凝蒸发器顶部引出经过冷器、液化器复热后经透平膨胀机 绝热膨胀至0.03MPaG，给装置补偿冷量。膨胀后的废气经过冷器、 液化器、主换热器复热后出冷箱作为纯化系统的再生气。产品氮气 从精馏塔顶引出，经主换热器复热后在1.1MPaG压力时输入管线。
空气精馏系统






保冷箱（整体组装） 主换热器 符 号：E1 作 用：进行多股气流之间的热交换 结 构：为多层板翅式，各通道中的冷热气流通过翅片和隔板进行 良好的换热。 使用方式：对经分子筛吸附器除去水分和二氧化碳的压缩空气进行冷 却，各返流气在此被加热到常温。 液化器 符 号：E2 作 用：进行多股气流之间的热交换 结 构：为多层板翅式，各通道中的冷热气流通过翅片和隔板进行 良好的换热。 使用方式：将空气冷却直至达到接近液化温度。

空分制氮基本原理及过程


空气精馏系统 空气的精馏是在精馏塔中进行的，利用氮气与氧气沸点不 同，从塔底上升的气体与从塔顶流下的液体进行热交换， 液氮被逐渐蒸发，氧气被逐渐液化。因此氮气纯度越来越 高，在塔顶获得高纯度氮气；同时在塔底获得富富氧液空。 液氮贮存汽化系统 液氮从塔顶冷凝蒸发器回下塔管路上抽出向液氮贮槽输送。 平时液氮在贮槽中存放，在紧急情况下，液氮从贮槽中释 放出来，通过空温式汽化器，变成氮气，进入全厂用气单 位。
空分制氮基本原理及过程
空气的过滤和压缩 大气中的空气经空气过滤器清楚其灰尘等机械杂质后进入 压缩机中被压缩到所需的压力，然后送入空气后冷却器， 降低空气温度 。 空气的预冷 从空压机出来的空气进入预冷机组，空气被冷气机冷却降 温以满足分子筛吸附时对温度的要求。 空气纯化 冷却后的空气进入吸附器，作用在于除去空气中的水份和 二氧化碳。若进入冷箱中含有大量的水和二氧化碳,会形 成冰和干冰,就会阻塞换热器的通道和塔间隙小孔，影响 设备使用。