内压缩空分设备配置及工艺流程

煤化工51000m3/h内压缩空分设备配置及工艺流程特点摘要：简介了煤化工有限公司三套51000nm3/h内压缩流程空分设备的技术参数和流程。详细介绍了主要设备的配置，分析了三套空分设备具有能耗低、运行安全及可靠性等工艺特点。

关键词：大型空分设备；内压缩流程；技术参数；配置；工艺特点；

abstract: the coal chemical industry limited company three 51000nm / h asu using internal compression process technical parameters and process. details of the major equipment configuration, analysis of three sets of air separation equipment with low energy consumption, safe operation and reliability of process characteristics.

key words: large scale air separation unit; internal compression process; technical parameters; configuration; process characteristics;

前言

当今由于化工方面需要大量氧气和市场对液态产品需求的增加，世界上制氧机的流程已实现了多样化，设计的模块化。除常规的外压缩流程外，内压缩流程也呈现多样化，如膨胀空气进上塔内压缩流程、膨胀空气进下塔内压缩流程等型式。

外压缩流程与内压缩流程的制氧原理基本是一致的，其区别在于

两种流程的工艺设备不同以及氧气出冷箱的状态不同。外压缩流程，出冷箱的氧气为低压状态，通过氧压机将氧气加压至3.0mpa

左右，然后送至用户；而内压缩流程是通过液氧泵将液氧加压至所需压力后，在冷箱内的主换热器中与经过空气增压机增压后的高压空气换热至常温后，出冷箱直接供用户。

近年来，在国内大型空分成套设备中，较多的选用了内压缩流程。内压缩流程空分设备取消了氧气压缩机，增设了空气压缩机、液氧泵及高压主换热器等，从安全性和可靠性方面来看，内压缩流程有它的优势，而且从一定程度上减少了投资费用和运行费用。

1 主要设备配置

1.1 空气过滤器

本装置采用脉冲反吹自洁式空气过滤器，过滤气量

10000nm3/min，设计温度为39℃，设计压力为 94.71kpa，正常压降为300～650pa，其效率为≥99.99％，尘埃直径＞2μm。反吹压缩空气压力为600～800pa，流量小于0.15m3/min。每个滤筒的有效过滤面积为21.4㎡。脉冲式反吹自洁式空气过滤器的优点：滤筒的过滤效率高，阻力低，使用寿命长，且能抗水雾；自动反吹清扫灰尘，达到自洁。可保证空压机连续两年以上不间断运行。实验证明，连续运行5～10年的离心式压缩机内部无明显结垢，叶片毫无粉尘磨损的痕迹；设备检修维护方便，费用低。滤筒寿命长，更换方便，且可以不停机更换。

1.2 空气压缩机

本装置采用西安陕鼓动力股份有限公司生产的rik-125-4型单轴透平压缩机，四级压缩，三级冷却，内置冷却器，处理气量265000nm3，进气口压力0.0875mpa（a)，出口压力为0.637mpa(a)，工作转速为4390 r/min ，轴功率为23060kw，入口温度为23.2℃，出口温度为～100℃。气体从吸气室进入叶轮进行压缩使气体能量升高；离开叶轮的高速气流进入扩压室，动能降低，压力提高；离开扩压室的气体经弯道和回流器再引到下一级继续压缩。这样气体经分段多级压缩后，气体压力逐渐提高到实际需要值。压缩机设旁通防喘振及放空阀，放空阀满足空压机全量放空能力。控制信号转换为4～20ma电流信号输入dcs系统，由系统自动控制。

1.3 空气预冷系统

空气预冷系统采用杭州杭氧股份有限公司生产的预冷系统设备，处理空气量为～265000nm3/h，空气进出口温度为100/12℃，空气进口压力为0.625mpa(a)，冷却水进口温度为28℃，冷却水回水温度为38℃，冷却水耗量为720m3/h，冷冻水耗量为135m3/h。每套装置配备两台常温水泵、两台低温水泵及空冷塔和水冷塔。水冷塔利用来自冷箱内污氮、氮气含水的不饱和性，吸收蒸发潜热，使循环水降温，再通过低温水泵加压送入空冷塔上部对空气进行冷却，空冷塔和水冷塔为堆散填料塔，水泵为多级卧式离心泵。

1.4 分子筛纯化系统

分子筛纯化系统是由杭氧生产制造，处理空气量为～

265000nm3/h，空气出

口co2含量为＜1ppm，再生温度为175℃，再生气量为

50000nm3/h。分子筛吸附器

采用双层床结构，底层活性氧化铝床层，上层分子筛。卧式圆筒体，内设支承栅

架，上层一次性填充分子筛66t，下层一次性填充15t铝胶。吸附空气中水分、乙

炔、co等碳氢化合物。由于一般分子筛再生温度为 200～320℃，脱除 h2o 需 300

℃，脱除co2 需150℃，再生温度愈高再生越完善，吸附器工作性能愈好，但分

子筛寿命会缩短，而活性氧化铝在大于100℃时对水分吸附容量就近似为零。所

以就采用了这种底层活性氧化铝层，上层分子筛的双层床结构，从而延长分子筛

纯化系统的使用寿命。

1.5 增压机空气压缩机

本装置采用西安陕鼓动力股份有限公司生产的rbz45-2+2+3型单轴透平压缩机，空气透平增压机水平剖分式，七级压缩三段冷却，外设三级冷却器。进气量为135000nm3，进气压力为0.585mpa（a），

进气温度为24℃,所需驱动功率为12240kw（国产）/11300kw（进口），工作转速为11450r/min，中抽一：仪表空气流量为3000nm3，压力1.4mpa（a）中抽二：去膨胀机空气流量为43500nm3，压力2.8mpa （a），三段排气量为78500mpa（a），压力（止回阀后）为6.84mpa （a），并且在每段设置了防喘振回流阀，回流阀满足各自的100%

回流能力。

1.6 增压透平膨胀机

本装置膨胀机组采用一开一备，三台采用杭氧生产，三台采用国外进口设备。增压透平膨胀机为反动式喷嘴调节增压风机制动，增压量为43500±20%nm3/h，进/出口压力为2.78/4.04mpa(a)，进口温度为40℃，膨胀量为43500±20%nm3/h，进/出口压力为

4.0/0.59mpa(a)，进口温度为-114℃。透平膨胀机的调节通过增压端的旁通回流阀来控制，膨胀后的气体直接进入下塔。

1.7 精馏塔系统

精馏塔下塔为筛板塔，上塔为规整填料塔。分子筛纯化后一股低压空气经过低压主换热器换热后的空气、膨胀机膨胀后的空气、增压机末端气体经过高压主换热器换热之后再经过节流阀节流后都

进入下塔参与精馏。

1.8 高压液氧泵

高压液氧泵采用进口立式离心式液体泵，安装于保冷箱内，每套设备配备两台，一用一备；驱动电机带变频装置，可调节液体泵的