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空分行业

  空分简单地说,就是用来把空气中的各组份气体分离,生产氧气、氮气和氩气的一套工业设备。还有稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等

空分可分为:
1、空气过滤系统;除尘过滤,去除灰尘和机械杂质
2、空气压缩机系统;对气体作功,提高能量、具备制冷能力
3、空气预冷系统;对气体预冷,降低能耗,提高经济性。有预冷的一次节流循环比无预冷的一次节流循环经济,增加了制冷循环,减轻了换热器的工作负担,使产品的冷量得到充分的利用;
4、空气净化系统;防爆、提纯;空气是多组分组成,除氧气、氮气等气体组分外,还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等固体杂质。这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害,固体杂质会磨损空压机运转部件,堵塞冷却器,降低冷却效果;水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出,将堵塞设备及气体管道,致使空分装置无法生产;乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生,所以为了保证制氧机的安全运行,清除这些杂质是非常有必要的。利用固体吸附剂对气体混合物中多组分吸附能力的差异进行的;氧氮产量比1:(2.5~3.5);作用:吸附空气中的水分、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷、重烃、N2O等杂质。
5、空气压缩膨胀系统;制冷系统,换热系统,在膨胀过程中,有外功输出,膨胀后气体内位能增大,需要消耗能量,这些能量需要用动能补偿,故气体温度必然降低。换热系统:实现能量传递,提高经济性,低温操作条件;
6、空气分离系统;氮/氧分离主精馏塔系统组成

空气分离,可将适量的膨胀空气(占空气的20%~25%)直接送入上塔进行精馏;从下塔顶部或冷凝蒸发器顶盖下抽取氮气,复热后进入氮气透平膨胀机,经膨胀机并回受其冷量后,作为产品输出或者放空。
7、氧气压缩;
8、氮气压缩;
9、液体储存汽化系统;
 
工艺概述
 流路简述
原料空气在空气吸入过滤器中去除去灰尘和机械杂质后,进入空气透平压缩机中,借助中间冷却器进行中间冷却,将空气压缩至约0.62MPa(A)左右,然后进入空气冷却塔中冷却。
空气在直接接触式空气冷却塔中与水进行热质交换,降温至~10℃,然后进入交替使用的分子筛吸附器。用于冷却空气的水有两部分:一部分为常温水,由泵加压后进入空冷塔中部;另一部分称为冷冻水,该股冷冻水由普通冷却水经水氮塔冷却,而后经过深冷水泵加压进入空冷塔的顶部。
出空冷塔空气进入分子筛吸附器,分子筛吸附器为立式双床层,用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物,从而获得干净而又干燥的空气。两台吸附器交替使用,即一台吸附器吸附杂质,另一台吸附器则由污氮气进行再生。
净化后的加工空气分成两路:一路被称作膨胀空气,首先经过一个精细过滤器滤去机械杂质,而后进入膨胀机增压端增压,增压后的空气首先在增压机后冷却器中被冷冻水冷却,然后进入主换热器中的膨胀气通道,被相邻通道中的返流气冷却后,再从主换热器中部抽出,进入透平膨胀机中膨胀,膨胀后的空气进入上塔中部参加精馏;另一路空气直接进入主换热器被冷却至露点温度进入下塔。
已冷却的空气进入下塔参加精馏。进入下塔的空气通过塔板上的筛孔使塔板上的液体蒸发,由于氧、氮、氩的沸点间的差异,使更多的氮气从液体中蒸发出来,同时经过塔板的空气中更多的氧组分被冷凝下来。最终在下塔底部获得含氧38%的富氧液空,而在下塔顶部获得纯氮。
下塔顶部的氮气经过冷凝蒸发器,与来自上塔底部的液氧进行热交换,液氧被蒸发,而氮气被冷凝,一部分冷凝液氮再回到下塔作回流液,另一部分液氮,在过冷器中进行过冷,然后送入上塔顶部作为上塔的回流液。从下塔底部抽出富氧液空,在过冷器中过冷,其中一部分富氧液空提供给粗氩塔冷凝器作为冷源,另一部分送入上塔中部参加精馏。
以不同状态进入上塔的各物料:液空、液氮、来自粗氩塔冷凝器的液空蒸汽和膨胀空气,通过上塔的进一步分离,在上塔底部获得纯度为99.6%的液氧,可使用液氧泵提高压力后,经主换热器复热至~12℃后出冷箱转换为不同压力的氧气产品送出。
从上塔的上部抽出污氮气,经过冷器、主换热器复热后部分去纯化系统作再生气,另一部分去水氮塔。从上塔顶部抽出的氮气,经过冷器、主换热器复热后分成两股,一股作为产品氮气并入管网,另一部分送入预冷系统的水氮塔。
从上塔的中部抽取一定量的氩馏份送入氩塔,氩塔在结构上分为两段,两段之间由液氩泵连接,第二氩塔底部的回流液经液氩泵送入第一氩塔顶部作为回流液,经过氩塔精馏,在塔上部获含氮量极低的氩气,并更换冷源进行进一步精馏,除去氩气中的残余氧同时进行液化得到液体纯氩,分析合格后送入液氩贮存系统。
 
 

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