空分工艺流程培训课件

• 本装置生产的纯度为99.6% 的氧气主要供甲醇转化装置 使用。
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• 纯度为99.99%的氮气作 为甲醇开工吹扫用气和 干熄焦用气。
• 空分的流程采用的是规 整填料塔、分子筛纯化、 增压透平平膨胀机、膨 胀空气进上塔的外压缩 流程。
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（二）工艺流程简介
• 原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及 其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机，经离心 空气压缩机压缩后进入空气冷却塔冷却。冷却水为经水冷 塔冷却后的水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的 同时，又得到清洗。
包钢庆华空分流程的特点
➢ 采用常温分子筛净化，清除空气中的有害物质更有效，切换损失小，
装置设计连续运行周期大于二年。
➢ 采用规整填料上塔替代筛板上塔，使上塔阻力大大降低（只有筛板阻
力的1/4），使空压机的排气压力降低，装置运行能耗下降5%～7%
。
➢ 空分设备氧的提取率提高，空分设备氧的氧提取率可达99%，氧气纯
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（三）空气组分
O2：20.93%;
N2：78.03%;
Ar2：0.932%; CO2：0.03%;
水蒸气：0.5-4%; H2：0.00005%;
O3：(1-2)×10-6%;
氖（We）：(1.5-1.8)×10-3%;
氦（He）：（4.6-5.3）×10-4%;
氪（Kr）：1.08×10-4%;
➢ 采用DCS与ITCC控制技术，实现了中控、机房和就地一体化的控制，
可有效地监控整套空分设备的生产过程。
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一、概 述
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（一）空分的含义
• 空分，顾名思义即空气的分离，是利用不 同的方法将空气中的各组分分离开来，从 而获得所需要的氧气、氮气及一些稀有气 体的过程。
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（二）空气分离的方法
• 空气中的主要成分是氧气、氮气、氩气、二氧 化碳以及一些其它气体和杂质。它们在空气中 分别以分子的状态存在, 数目非常多，并且永不 停息地作无规则的运动，均匀地相互搀混在一 起，要将它们分开，目前主要有三种方法：低 温法、吸附法、膜分离法。
包钢庆华煤化工有限公司
空分工艺及设备介绍
制作单位：设备动力部
主
讲人：马占禄
我国空分流程的技术发展
空分设备是由诸多配套部机组成的成套设备，我国空分于1953年哈 尔滨制氧机制造厂起步，经过50多年的发展，从第一代小型空分流程发 展到目前的第六代大型全精馏无氢制氩工艺流程。每一次空分设备流程 的变革和推进，都是新技术、新工艺的创新。透平膨胀机的产生，实现 了大型空分设备全低压流程；高效板翅式换热器的出现，使切换板翅式 流程取代了石头蓄冷器、可逆式换热器流程，使装置冷量回收效率更高 ；增压透平膨胀机的出现极大的提高了膨胀机的制冷效率并把输出的外 功有利的得到回收；常温分子筛净化流程替代了切换式换热器，使空分 装置净化系统的安全性、稳定性得到极大提高 并使能耗大大降低，随 着规整填料和低温液体泵在空分装置中的应用，进一步降低了空分设备 的能耗，实现了全精馏无氢制氩，使空分设备在高效、节能、安全等方 面取得了进步。随着计算机的广泛应用，空分装置的自动控制、变负荷 跟踪调节等变得更为先进。
3.膜分离法：
• 原理：它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性，当空气通过薄膜或中 空纤维膜时，氧气穿透过薄膜的速度约为氮的4～5倍，从而实现氧、 氮的分离 。膜分离的富氧浓度只能达到28～35%O2 。 目前应用较多的是低温法（又叫深度冷冻法）。它的优点：生产 量大，产品纯度高，电耗低且可得到液态产品，故应用广泛。
度在99.8％、氮气纯度在99.99％以上。
➢ 采用纯氮、污氮水冷塔，降低空气入分子筛的温度，延长分子筛使用
寿命，减少运行费用。
➢ 分子筛纯化系统采用双层床结构，大大延长了分子筛的使用寿命和降
低了床层阻力，使空分装置的运行更安全可靠。
➢ 采用高效增压透平膨胀机技术，能很好的回收部分能量，膨胀机制冷
效率在85%以上。
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1.低温法：
• 原理：是根据空气中各组分的沸点不同，经加压、预冷、纯化、并利 用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化，再进行精馏，从而获得 所需要的氧气、氮气及其它稀有气体的过程。具体原理为空气经过增 压膨胀对外作功处于冷凝温度,当穿过比它温度低的氧、氮组成的液体 层时,由于气、液之间温度差的存在,要进行热交换,温度低的液体吸收 热量开始蒸发,其中氮组分首先蒸发,温度较高的气体冷凝,放出冷凝热, 气体冷凝时,首先冷凝氧组分.此过程一直进行到气、液处于平衡状态。 这时,液相由于蒸发,使氮组分减少,同时由于气相冷凝的氧也进入液相, 因此液相的氧浓度增加了,同样气相由于冷凝,使氧组分减少,同时由于 液相的氮进入气相,因此气相的氮浓度增加了多次的重复上述过程,气 相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度也能不断的增加.这样经过多次 的蒸发与冷凝就能完成整个精馏过程,从而将空气中的氧和氮分离开来。
氙（Xe）：8×10-6%;
机械杂质：0.01g/㎡
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二、空分装置介绍
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（一）我公司空分装置简介
• 空 分 装 置 KDON13000/15000. 由 杭 州 杭 氧 股份公司制造，单套空分装 置 制 氧 能 力 1 . 3 万 Nm3/h ， 制 氮 能 力 1 . 5 万 Nm3/h ， 同 时副产仪表空气、液氮和液 氧。
• 经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器，空 气中的二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。分子筛纯化 器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化 器的切换周期约为4小时，定时自动切换。
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2.吸附法：
• 原理：利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点，有的分子筛 （如5A、13X等）对氮具有较强的吸附性能，让氧分子通过，可得到 较高纯度的氧气；有的分子筛（碳分子筛等）对氧具有较强的吸附性 能，让氮分子通过，可得到较高纯度的氮气，从而实现空气的分离。 但吸附法目前的氧气纯度只有93%左右。
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我国空分流程的技术发展
➢ 第一代：高低压循环，氮气透平膨胀，吸收法除杂质； ➢ 第二代：石头蓄冷器，空气透平膨胀低压循环； ➢ 第三代：可逆式换热器； ➢ 第四代：分子筛纯化； ➢ 第五代：规整填料，增压透平膨胀机的低压循环，全精馏无氢制氩； ➢ 第六代：内压缩流程，规整填料，全精馏无氢制氩。
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