空分操作手册

第 1 章综述

1.前言 (2)

1.1装置性能参数 (2)

1.2流程描述 (4)

1.2.1概述 (4)

1.2.2详细流程描述 (4)

1.3原理 (6)

1.3.1空气组份 (6)

1.3.2空气各组份的化学性质 (6)

1.3.3精馏 (10)

1. 前言

本操作手册各部分的叙述，是基于H状态的第六版工艺流程图而编制的。

本装置生产下列产品：

压缩气体：氧气、氮气、仪表空气、工厂空气

液体：液氮、液氧

本装置在性能和设计方面具有如下特征：

∙产品氧内压缩，能耗降至最低。

∙采用高效、多级气体压缩机，并设有级间冷却器，以尽可能接近等温压缩过程。

∙分子筛吸附器采用立式、径向流结构，按最新技术装有高强度分子筛，以吸附空气中H2O、CO2、C2H2、N2O等杂质。

∙主冷凝蒸发器采用浴式结构，温差较小，可有效降低能耗及保证装置的安全运行。

∙低压塔和压力塔迭加，简化了流程，减少了冷箱占地面积，降低了总投资。

1.1 装置性能参数

工况A：设计工况

工况B：最大氧气产量工况

工况C：70%工况

注：

1）出空分界区压力(绝压)。

2）液氧、液氮压力基于冷箱零标高，产量不包括蒸发损失。

3）低压氮产量(设计工况)不包括300Nm3密封气。

1.2 流程描述

1.2.1 概述

基本原理：根据大气中各种组份沸点的不同，将空气液化后，分离成各种形式的产品。其中液氧产品一部分经由低温液体泵加压至所需压力，并在主换热器中复热后出冷箱，进入氧气管网。如需液氧或液氮用于灌装贮存，在减产的情况下，调整工况部分液氧或液氮经过冷器进一步冷却后进入液氧或液氮贮槽。压力塔顶部气氮分成三部分：一小部分至主换热器复热出冷箱作为本装置用的密封气，另一部分~0.54MPa(A)低压氮气经换热器复热出冷箱，出冷箱后有分两股，一股作为低压氮产品送至低压氮管网；另一股经控制阀节流至0.01MPa(G)作为常压氮产品。

原料空气主压缩机(MAC)和增压空气压缩机共同由一台蒸汽轮机驱动。主机是进口。

空分装置由以下部分组成：

-空气压缩和预冷却系统

-分子筛吸附系统，以去除空气中的水分、二氧化碳以及大部分碳氢化合物

-主换热器，将加工空气冷却至露点附近，同时复热其余产品

-增压空气压缩机，提供工厂空气及压缩净化后的部分加工空气

-

-制冷设备（增压透平膨胀机），产冷

-精馏系统

-内压缩液氧泵

-

-液氮贮存、后备系统

-液氧贮存、后备系统

林德供货范围内的各机组（系统）详见本手册第二章。

1.2.2 详细流程描述

空气压缩系统

空气经空气过滤器S1146过滤，清除掉其中的灰尘及机械杂质。过滤后的空气由离心式多级空气压缩机(C1161)压缩到所需压力。

空气预冷系统和前端净化系统

压缩后的空气通过空气冷却塔(E2416)直接接触洗涤并冷却，冷却水分两段注入冷却塔。在较低段空气由循环水预冷，在较高段，冷却空气的冷冻水来自蒸发冷却塔(E2417)。

冷却水下降过程中同时也将空气中的可溶性杂质洗涤掉。

当空气经过两个填满分子筛的立式、径向流吸附器(A2626A/B)时，其他的有害物质如水蒸气、CO2、N2O以及碳氢化合物被吸附掉。吸附器再生气为来自分馏塔的污氮气，经由蒸汽加热器(E2617)加热到再生所需的温度。

从分子筛吸附器出来后抽取部分空气作为仪表空气和空气过滤器的反吹用气。

干燥、纯净的空气经过分子筛吸附器(A2626A/B)进入到换热器系列(E3116 A-D、E3117 A-D)。主换热器E3116A-D中空气分别和高压液氧、产品氮气和污氮气换热。

空气分离所需要的绝大多数冷量是由膨胀机得到的。部分净化后的空气送入空气增压机(C1261)进一步压缩。空气增压机分为2段：第1段的第1级出口处抽取5000Nm3/h作为气化炉开车用气，其余送给第二级。从第二级出来的空气分为两股，一股经膨胀机增压端(C3420)增压后送入主换热器(E3116 A-D)，冷却后从中部抽出送入膨胀机(X3471)；另一股经空气增压机的高压段压缩后进入主换热器(E3116 A-D)被压力塔(T3211)来的产品氮气和高压液氧冷却和冷凝后经节流进入压力塔。

在污氮气换热器E3117A-D中，来自上塔的污氮气和空气进行换热。污氮气复温后出冷箱，一部分用来再生分子筛，另一部分则作为冷源送入蒸发冷却塔E2417中。E3116A-D中的污氮经复热后也送入E2417。

由于绝热冷损、换热器复热不足损失等的存在，以及部分液体产品的抽取，都需要向空分装置提供大量的冷量。装置的所有冷量，均由阀门的等焓节流以及透平膨胀机X3471的等熵膨胀来提供。透平膨胀机X3471与增压机C3420组装成一体，后者既是前者的制动装置，又可回收能量用来压缩空气。

空气分离

从主换热器底部出来的空气进入下塔(T3211)中进行预分离。在下塔顶部得到纯氮气，底部得到富氧液空。

来自下塔(T3211)顶部的氮气在冷凝蒸发器(E3216)中冷凝成液氮，同时加热蒸发来自上塔(T3212)的液氧。来自冷凝蒸发器的液氮为下塔(T3211)提供回流液。

来自冷凝蒸发器的液氮一部分为下塔(T3211)提供回流液，另一部分经由过冷器(E3316)过冷后作为液氮产品去贮槽(D7331)。

分别从下塔（T3211）上部和下部抽取含氧量约为1.32％的液氮和液空经过冷器（E3316）过冷后分别送入上塔（T3212）顶部和上部。

来自下塔(T3211)的富氧液空经由过冷器(E3316)冷却后作为氧气的来源进入上塔(T3212) 。

经过最终分离，在上塔(T3212)底部得到液氧，顶部得到污氮气。

从上塔(T3212)出来的污氮气经过过冷器(E3316)，交换冷量后经由主换热器(E3116A-D和

E3117A-D)复热离开冷箱。部分污氮气用于分子筛再生，其余进入蒸发冷却塔(E2417)中。

产品

上塔(T3212)底部液氧一部分通过内压缩液氧泵(P3568A/B)压缩至产品所需的压力，然后经主换热器(E3116A-D)复热至常温，以气氧产品出冷箱；另一部分通过过冷器E3316进一步冷却后，以液氧产品出冷箱。

产品液氮LIN从冷凝蒸发器E3216中引出，通过过冷器E3316进一步冷却后送入液氮后备系统。

从下塔(T3211)顶部引出低压氮气，通过主换热器(E3116A-D)复热至常温离开冷箱。一部分作为低压氮产品直接送至低压氮管网，另一部分经控制阀节流至0.01MPa(G)作为常压氮产品。

密封气来自部分低压氮气产品。

用户所需仪表空气从分子筛吸附器出来后的部分空气。

工厂空气的气源来自空气增压机的第1级出口的净化空气。