1、空分装置工艺流程,赵明飞,空分装置简述,空分装置是为煤制氢装置壳牌气化炉提供高压高纯氧气，为煤液化、煤制氢、加氢改质、轻烃加收、锅炉、罐区等其它装置提供高、中、低压高纯氮气，以及向全厂各装置提供仪表空气和工厂空气。同是也生产少量液体产品储存到后备储罐系统中，用以来保证生产的连续性。 空分装置由二套空分装置09、10单元（含一套共用后备贮存系统）和一套空压站组成。以下内容均以09单元为例；,主要设备简介：,一、空气压缩：由空气过滤器(S1146)、空压机(C1161)、驱动汽轮机(X1171)、空压机放空消音塔(N1153)等 组成。 空气过滤器 S1146（碳钢结构的滤房，内置多组滤芯，配备反
2、吹自洁系统，过滤精度可达F7级，过滤效率99%（2m）作用：去除空气中灰尘和机械杂质，为后续空气压缩提供干净气源,主空气压缩机 C1161（MAN TURBO,RIK125-1+1+1+1）：为四级透平式压缩机，设内置式冷却器，逐级冷却的单轴等温型压缩机。压缩机的流量通过进口叶片调节器调整，末级出口管线设有防喘振阀，通过导叶和防喘振阀控制压缩机的出口压力和通流气量，以防止压缩机发生喘振现象。主要将过滤后的空气压缩至工艺所需压力0.63MPa,1.空压机中的气体压缩原理： 空压机：指气体在压缩机中的运动是沿垂直于压缩机轴的径向进行的。是工作轮在旋转的过程中，由于旋转离心力的作用及工作轮中的扩压流
3、动，使气体的压力得到提高，速度也得到提高。随后在扩压器中进一步把速度能转化为压力能。通过它可以把气体的压力提高,2.喘振现象 进口压力或流量突然(瞬间)降低，低过最低允许工况点时，压缩机内的气体由于流量发生变化，会出现严重的旋转脱离，形成突变失速(指气体在叶道进口的流动方向和叶片进口角出现很大偏差)，这时叶轮不能有效提高气体的压力，导致机出口压力降低。但是系统的压力没有瞬间相应地降下来，从而发生气体从系统向压缩机倒流，当系统压力降至低于机出口压力时，气体又向系统流动。如此反复，使机组与管网发生周期性的轴向低频大振幅的气流振荡现象。,目前较为广泛采用的防喘振措施有两种： 1）压力控制。它属于单参
4、数控制。通常设有压力调节器，压缩机在设定压力下工作。高于设定压力时，防喘振阀打开，放掉部分压力，使排出压力保持在设定压力下。同时防喘振阀与电机连锁，电机跳闸停机时防喘振阀自动打开。 2）双参数控制。双参数是指压力和流量控制。从控制方式上看更为先进一些。由于有了智能手段，所以也比较可靠。,汽轮机 X1171 (MAN TURBO)：汽轮机进汽端通过膜片联轴器与主空气压缩机联接，排汽端通过膜片联轴器与氮气循环压缩机联接。中压蒸汽（9MPa、530、14076t/h)经手动阀、电动阀、速关阀、调速汽阀后进入汽轮机内膨胀做功，做功后的负压蒸汽进入空冷器，在其中乏汽被冷凝为水并形成一定的真空度，冷凝水用
5、冷凝液泵送出界区。作用：驱动空压机和循环氮气压缩机。,水冷塔 E2417 （为散堆填料塔，一个床层，整个塔面101127mm范围内均有一注水点）作用：在水冷塔中循环冷却水与来自污氮换热器的污氮进行热质交换后，使循环冷却水被冷却。 冷冻机 K2476（开利公司） （冷冻机主要由压缩机、冷凝器和蒸发器组成，采用电机驱动齿轮增速，制冷量：480KW,冷冻水的流量为108.3m3/h）作用：使出水冷塔的循环冷却水得以进一步冷却，为空冷塔上部床层提供冷量。,二、空气预冷：由空冷塔（E2416）、水冷塔(E2417)、冷冻机(K2476)及水泵(P2467A/B)等 组成 空冷塔 E2416 （为散堆填料
6、塔，分上、下两个床层）空冷塔的作用：压缩后的空气在空冷塔中以对流形式被两层喷冷却水冷却和清洗。在底部，空气被循环冷却水预冷，在顶部空气被来自水冷塔和冷冻机的冷冻水进一步冷却；压缩空气中可溶于水的化学杂质也被下落的冷却水清洗吸收。,三、空气净化：由分子筛吸附器（A2626A/B）、再生蒸汽加热器（E2617）、污氮放空消音塔（N2653）等 组成 分子筛吸附器 A2626A/B （立式径向流结构）作用：吸附预冷后工艺空气中含有的剩余的杂质，如水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳和一些潜在有害的碳氢化合物。 再生蒸汽加热器 E2617 （蒸汽走管程，被加热氮气走壳程）作用：将来自分馏塔的污氮气加热到分子筛再
7、生所需温度。,污氮放空消音塔 N2653 (钢筋混泥土结构，含消声原件)作用：用于降低出分子筛的再生用污氮放空时的汽流噪声。 四、热交换及制冷：由四台主换热器（E3116A/B/C/D）、四台污氮换热器（E3117A/B/C/D）、一台氮气换热器（E3119）等组成。 主换热器 E3116A/B/C/D （为多通道铝制板翅式换热器，为了减少热损失，充填了绝热珠光砂的钢结构冷箱）作用：来自分子筛净化后的工艺空气分配进多组换热器被反流的污氮气和产品气体冷却至接近冷凝温度。,五、增压透平膨胀机（CRYOSTAR）：主要由增压机（C3420）和膨胀机（X3420）、润滑油系统组成。主要是将循环氮气压缩
8、机抽出来的一小段氮气压缩制冷。为装置提供冷量。 增压机末端冷却器 E3421 (立式管壳式结构，冷却水走管程，冷却壳侧的来自增压机出口的氮气，冷却后的气体进入主换热器),六、空气分离：由压力塔（T3211）、低压力塔（T3212）、主冷凝器（E3216）、过冷器（E3316）等 组成。 压力塔 T3211（铝制筛板塔，共54层塔盘）作用：空气预分离，顶部产生纯氮气，底部是富氧液空。 主冷凝器 E3216 （全浸式设计，氧化亚氮和碳氢化合物随内压缩的液氧一起连续排放，提高装置的安全性）作用：来自压力塔顶部的氮气，在主冷凝中，被来自低压力塔的沸腾液氧冷凝，同时液氧得以蒸发。为压力塔、低压力塔提供回
9、流液，又为低压力塔提供上升蒸汽，以确保压力塔、低压力塔精馏得以实现。,过冷器 E3316 （铝制板翅式换热器，效率高）作用：为低压力塔提供过冷回流液，改善低压力塔精馏工况。 低压力塔 T3212 （共四个床层，在床层下方设置收集器，收集上一床层的下液流体）作用：经低压力塔进一步分离，在低压力塔底部可以获得纯液氧，在顶部可以得到低压纯氮气。,七、氧气、氮气产品 1.氧气产品 液氧泵 P3656 （一用一备，一台运行时，另一台在线冷备）作用：将主冷器底部液氧经泵压缩，进主换热器复热后出冷箱，送入管网 2、低压氮气产品 氮气压缩机 C1761 (杭州杭氧透平机械)：为整体齿轮式逐级压缩，逐级冷却等温
10、型压缩机，由一电机带动。压缩机的防喘振控制通过差压和流量的关系进行防喘振控制，由于气体出口后未经末端冷却器冷却，只能通过放空管路来进行。压缩机高速轴承均配置相互的两中测振探头，推力方向配置了轴位移探头。主要是将来自低压力塔顶部的低压纯氮气经过连续压缩，压缩至氮气产品所需的压力0.6MPa 。,3、其它各级低、中、高压氮产品 氮循环压缩机C1461(MAN TURBO)：为整体齿轮型，设级间冷却器。三段五级压缩使氮气压力得以提高。 入口导叶HV1411/1441/1451 防喘振阀HV1410/1420/1430、（循环氮气压缩机）入口阀1410，出口阀1416、出口放空阀PV1485（一拖二机
11、组）、FV3936.2、FV3933.2、FV3937.2（氮气产品）。流程中设有防喘振阀，目的是防止进入各压缩段的气量过小引起喘振。作用是将压力塔顶部氮气多级压缩后，由各段抽取高、中、低压力的氮气送入管网。,4.氧、氮放空消音塔（N3953）作用：降低产品试车及运行故障放空气流噪声八、后备贮存、输送 液氧贮存、输送：由1000m3液氧贮槽（D7110）、水浴式蒸发器（高压氧）（E7116）及高压液氧后备泵（P7116）等 组成。 液氧贮槽 D7110 ，贮存来自空分的过冷液氧产品 水浴式蒸发器 E7116 ，实现中压蒸汽通过水传递热量使液氧蒸发从而得到产品气氧。 高压液氧后备泵 P7116
12、将液氧贮槽 来的液氧压缩至需要的产品压力,液氮贮存、输送：由两个1500m3液氮贮槽（D7310、D7410）、水浴式蒸发器（E7317）、水浴式蒸发器（E7116）及中压液氧后备泵（P7368）、高压液氧后备泵（P7367）等 组成。 1500m3液氮贮槽（D7310、D7410），贮存来自空分的过冷液氧产品。 水浴式蒸发器（E7317）、水浴式蒸发器（E7116），实现中压蒸汽通过水传递热量使液氮蒸发从而得到产品气氮。 中压液氧后备泵（P7368）、高压液氧后备泵（P7367），将液氧贮槽 来的液氮压缩至需要的产品压力,八、空压站：主要包括空气过滤器S8326A/B/C（带消音器N8326
13、A/B/C）、空压机C8326A/B/C、干燥器 A8326A/B 和缓冲罐D8326 等 组成。空压机 C8326A/B/C （包含有离心式空气压缩机（三级压缩机头组件）、驱动电机、钢制底座、润滑油系统、冷却系统、辅助设备、仪表和控制系统）作用：将过滤后的空气压缩至1.0MPa。 空气过滤器 S8326A/B/C，为三台空压机提供干净的空气，每台空气过滤器的能力为550m3/min. 消音器N8326A/B/C ,在故障和试机时排空气时降低气流噪音,干燥器 A8326A/B （微热再生干燥器，干燥器内的填料为4年更换一次）一层吸收掉空气中的水份，另一层吸收掉CO2、多数烃类如异丁烷和重质烃等
14、。 仪表 空气缓冲罐 D8326 （容积为80m3,设计压力为1.0MPa）保证送出界区的仪表空气压力稳定。,空分装置流程简述 流量为262840Nm3/h的空气经过滤器S1146吸入及N1151消音，过滤掉气体中99%的水份、机械颗粒和粉尘，经入口导向叶片进入空气压缩机C1161，经三段四级压缩后输出0.627Mpa，98.7进入空冷塔E2416与中部的冷却水（0.625Mpa，26，590m3/h）和顶部来自水冷塔E2417的14，109m3/h冷却水经泵P2467A/B加压到0.623Mpa，再经冷水机组冷却到10逆流换热后空气被冷却至12经过除雾去沫后进入内装有林德专用分子筛的吸附器A
15、2626A/B中的一只，除去空气中含有CO2、水分及碳氢化合物后，在分子筛出口温度升至18的空气分为三股，一股（32000Nm3/h）进入低压板式换热器E3119与返流的上塔塔顶来的纯氮气进行换热，温度降至168.5；,第二股（108000Nm3/h）进入低压板式换热器E3117与返流的来自上塔顶部的污氮气进行换热，温度降至168.3；第三股空气（106000Nm3/h）进入高压板式换热器E3116与来自产品液氧泵的液氧进行换热，温度降至172.2；三股空气汇聚在一起进入下塔底部参与精馏。为了控制好三个换热器的中部温差，同时从第一股（抽出3000Nm3/h）和第二股（抽出12000Nm3/h）
16、的空气中各抽出一部分空气经阀门TV3129/TV3127进入板式换热器E3119/E3117，从板式换热器E3119/E3117的中部抽出汇合后再从板式换热器E3116的中部进入，换热后（172）汇入三股空气的集合总管中进入下塔参与精馏。,在上塔T3212顶部得到的纯氮气（N2%99.99%）经过冷器E3316与正流的液空、污液氮、纯液氮及液氧换热后，再经板式换热器E3119进一步换热，得到（0.087MPa、15）低压纯氮产品经氮气压缩机C1761压缩至0.6MPaA、97、40600m3/h送入管网。在上塔T3212顶部的污氮气同样经过冷器E3316与正流的液空、污液氮、纯液氮及液氧换热后
17、，再经板式换热器E3117进一步换热后出板式分为两股，一股（69000m3/h、15）去往水冷塔E2417做换热介质，与冷却水传质传热后放空；另一股（50000m3/h、15）去分子筛的蒸汽加热器E2617，与蒸汽换热升温到169解析分子筛1.4小时后放空。,在上塔T3212底部的主冷E3216将获得纯度为99.6%的液氧，经液氧泵P3568A/B抽出加压5.27MPa，进入板式换热器E3116与正流气体换热至23经PV3924.1进入130m3液氧储罐，再经储罐出口阀减压到4.57MPa后送入管网。在液氧进入液氧泵之前，抽出一股（20 KPa、-183、750m3/h）液氧进入过冷器E331
18、6过冷后去往液氧储罐。在主冷氮侧冷凝的液氮抽出后分为两股,一股作为下塔回流液;另一股经过冷器E3316过冷后与来自氮气膨胀机后气液分离罐D3432的液氮汇合在一起进入上塔顶部做回流液。去往液氮储罐的液氮（20KPa、-196、1000m3/h）从上塔顶部直接抽出。,从下塔底部抽出的富氧液空经过冷气过冷后经阀LV3201.1进入上塔参与精馏。 从下塔中部抽出的污氮经过冷气过冷后经阀HV3222进入上塔参与精馏。 从下塔顶部抽出的纯氮气与来自氮气膨胀机后气液分离罐D3432的气氮汇合在一起进入高压板式换热器E3116换热，复温后分为两股，一股作为密封气（0.435MPa、23、270 m3/h）送
19、出；另一股（166114m3/h、0.435MPa、23）进入循环氮压机。,0.5MPa、26的冷却水经LV2431进入水冷塔E2417与污氮（69000m3/h）传质传热后被冷却至14，再由冷冻泵P2467A/B加至压0.623MPaA进入冷水机组K2476（冷媒为R134A）冷却至10经FV2421送至空冷塔E2416顶部，污氮气传质传热后放空。 分子筛A2626A/B交换使用，切换周期为4小时。（假如加热A）加温时来自板式换热器15的污氮气（50000N m3/h）经E2617蒸汽加热器加温到169，进入A2626A分子筛吸附器进行加温解析，加温1.5小时后，停止蒸汽加热，用15的污氮气
20、（50000 N m3/h）经KV2641进入A2626A分子筛吸附器冷吹，解析后和冷吹后的氮气经N2653放空。,经循环氮压机三级压缩后，从一级冷却器后抽出3.3 MPa温度为36的两股氮气，一股（4730m3/h）减压到0.9 MPa做为产品送出；另一股（50059m3/h）则进入膨胀氮气增压机C3420入口，经增压机增压到4.47MPa、36再经板式换热器E3116换热进入氮气膨胀机（49959m3/h、4.44 MPa、-119），膨胀到0.46 MPa、-177进入气液分离罐D3432，分离出的氮气（含少量液体，通过管道回流到罐前再次分离）与来自下塔的氮气汇合进入高压板式换热器E31
21、16换热，分离出的液氮与来自下塔的液氮汇合进入上塔做回流液。从二级冷却器前抽出5.3 MPa、温度为98的产品氮气（15150m3/h）送出；从三级冷却器前抽出8.1 MPa温度为89的产品氮气（26500m3/h）送出。剩余的8.1 MPa、69475m3/h氮气经冷却后进入高压板式换热器E3116换热冷凝成液氮经阀FV3910减压节流后进入下塔上部参与精馏。,空压站工艺流程简述,空气自大气经空气过滤器（09-S8326A/B/C）除去大量的灰尘后，进入仪表空气压缩机（09-C8326A/B/C）被压缩至1.0MPa(A)，并经过冷器冷却至40，一部分做为工厂空气直接送出界区，另一部分送入微热再生干燥器（09-A8326A/B），除去气体中的水分，使空气中的露点达到41.1，送精密过滤器过滤掉空气夹带的微量粉尘，作为仪表空气送入整个装置的仪表空气管网。,谢 谢,
