万空分操作规程资料Word下载.docx

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2.5精馏塔----------------------------------------第11页

2.6透平膨胀机------------------------------------第11页

2.7汽液分离器------------------------------------第11页

2.8消声器----------------------------------------第11页

2.9加热器----------------------------------------第11页

2.10离心式液体泵---------------------------------第11页

2.11水泵-----------------------------------------第11页

2.12阀门-----------------------------------------第11页

3.空分设备的启动-------------------------------第15页

3.1起动应具备的条件----------------------------第15页

3.2起动准备------------------------------------第15页

3.3冷却阶段------------------------------------第15页

3.4积液和调整阶段-------------------------------第33页

3.5装置安全操作措施----------------------------第42页

4.装置的管理----------------------------------第47页

4.1正常操作------------------------------------第47页

4.2维护----------------------------------------第48页

4.3故障及其排除--------------------------------第52页

5.停车和加温----------------------------------第53页

5.1停车和重新起动------------------------------第53页

5.2分馏塔全面加温------------------------------第57页

6.安全规程------------------------------------第62页

6.1空气及空气组份的一般特性--------------------第62页

6.2安全注意事项--------------------------------第62页

6.3安全措施------------------------------------第64页

6.4绝热材料的使用------------------------------第64页

1.概述

1.1主要指标

1,主要指标单位

原料空压机排气量Nm/h110000

出口压力MPa（A）0.615

氧气产量Nm/h20000

压力（出冷箱）KPa（G）15

纯度%O299.6

液氧产量Nm/h600（折合气态）

氮气产量Nm/h40000

纯度ppmO2≤5

压力（出冷箱）KPa（G）～10

液氮产量Nm/h200（折合气态）

液氩产量Nm/h771

纯度%Ar99.99999.999/

PPmO2≤2≤2/

PPmN2≤3≤3/

压力（出冷箱）MPa（G）～0.1

仪表空气Nm/h400

1.2基本原理和生产过程

空气分离的基本原理，是利用液化空气中各组份沸点的不同而将各组份分离开来。

要达到这个目的，空分装置的工作包括下列过程:

（1）空气的过滤和压缩

（2）空气中水份和二氧化碳的清除

（3）空气被冷却到液化温度

（4）冷量的制取

（5）液化

（6）精馏

（7）危险杂质的排除

1.2.1空气的过滤和压缩:

大气中的空气先经过空气过滤器过滤灰尘等机械杂质，然后在空气透平压缩机中被压缩到所需的压力，压缩产生的热量被冷却水带走。

1.2.2空气中水份和二氧化碳的清除:

加工空气中的水份和二氧化碳若进入空分设备的低温区后，会形成冰和干冰，就会阻塞换热器的通道和塔板上的小孔。

因而配用分子筛吸附器来预先清除空气中的水份和二氧化碳，进入分子筛吸附器的空气温度约为～17℃。

分子筛吸附器成对切换使用，一只工作时另一只再生。

1.2.3空气被冷却到液化温度:

空气的冷却是在主换热器中进行的，在其中空气被来自精馏塔的返流气体冷却到接近液化温度。

与此同时，冷的返流气体被复热。

1.2.4冷量的制取:

由于绝热损失、换热器的复热不足损失和冷箱中向外直接排放低温流体，及分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中等熵膨胀和等温节流效应而获得的。

1.2.5液化

首先加工空气在主换热器和过冷器中与返流冷气流换热而被部分液化，氮气和液氧的热交换是在冷凝蒸发器中进行的，由于两种流体压力的不同，氮气被液化而液氧被蒸发，氮气和液氧分别由下塔和上塔供给，这是保证上、下塔精馏过程的进行所必需具备的条件。

（注:

起动时，大部分氮气体也是在主冷中被冷却至液化温度而被液化的）。

1.2.6精馏

空气中主要组份的物理特性如下:

名称化学符号体积百分比重量百分比

氮N278.0975.5

氧Ｏ220.9523.1

氩Ar0.9321.29

二氧化碳CＯ20.030.05

氦He0.000520.00006

氖Ne0.00180.0011

氪Kr0.0001140.00032

氙Xe0.00000860.00004

空气中99.04%是氧气和氮气，0.932%是氩气,它们基本不变。

氢、二氧化碳和碳氢化合物视地区和环境在一定范围内变化。

空气中的水蒸汽含量随着饱和温度和地理环境条件影响而变化较大。

水蒸汽和二氧化碳具有和空气大不相同的性质，在大气压力下,水蒸汽达到0℃和二氧化碳达到-79℃时,就分别变成冰和干冰,就会阻塞板式换热器的通道和筛板上的小孔。

因此这些组份必须在空气进冷箱前除去。

空气中的危险杂质是碳氢化合物，特别是乙炔。

在精馏过程中如乙炔在液空和液氧中浓缩到一定程度就有发生爆炸的可能，因此乙炔在液氧中含量规定不得超过0.1PPm，这必须予以充分的注意。

稀有气体中的不凝性气体如氖氦气，由于其冷凝温度很低，总以气态集聚在冷凝蒸发器中，侵占了换热面积而影响换热效果，因此也要经常排放。

分离过程可获得相当产量的高纯度产品。

空气的精馏是在氧—氮混合物的气相与液相接触之间的热质交换过程中进行的，气体自下而上流动，而液体自上而下流动,该过程由筛板（填料）来完成。

由于在氧—氮混合物中，氮比氧易蒸发，氧比氮易冷凝，气体逐（段）板通过时，氮浓度不断增加，只要有足够多的塔板（填料），在塔顶即可获得高纯的氮气，反之液体逐板（段）通过时,氧浓度不断增加，在下塔底部可获得富氧液空，在上塔底部可获得高纯度氧气。

上升气体和下流液体在塔板（填料）上的热质交换过程可理解为:

液体沿塔板（填料）逐渐向下流，蒸汽自下而上沿塔板（填料）上升，互不平衡的蒸汽和液体接触，发生热交换，液体受热蒸发，较多的氮组份逸至蒸汽中，蒸汽中氮组份增加，如此下去，蒸汽经过层层塔板（填料）愈往上氮的浓度愈高，液体愈往下氧的浓度愈高，最后可得到纯度较高的液氧和氮气。

在下塔中空气被初次分离成富氧液空和氮气，液空由下塔底部抽出后经节流送入和液空组份相近的上塔某段上，一部分液氮由下塔顶部抽出后经节流送入上

塔顶部，液空、液氮和污液氮在节流前一般先在过冷器中过冷。

空气的最终分离是在上塔进行。

从上塔主冷上部抽出部分氧气送入主换热器而复热到常温后送出。

氮气由上塔顶部抽出经主换热器复热到常温后送出。

氧，氮分离在上下塔完成。

上塔为填料塔，下塔为筛板塔。

低温全精馏制氩（无氢制氩）的所有设备均置于空分设备的保冷箱内，粗氩塔Ⅰ、粗氩塔Ⅱ（因粗氩塔太高故分成两段）、纯氩塔均为填料塔。

在粗氩塔Ⅰ内，气态氩馏份沿填料盘上升，由于氧的沸点比氩高，故高沸点组分氧被大量地洗涤下来，形成回流液返回上塔。

粗氩塔Ⅱ底部粗液氩返回粗氩塔I上部作回流液。

因此上升气体中的低沸点组份（氩）含量不断提高，最后在粗氩塔Ⅱ顶部得到含氧≤2PPM,含氩98～99%的粗氩气，粗氩气在粗氩冷凝器中被液空冷凝成粗液氩。

由于氮的沸点（-195.78℃）与氩的沸点（-185.7℃）相差较大，因此含氮量约为1～1.5%的粗液氩在纯氩塔中得到进一步分离，最后在纯氩塔蒸发器底部得到99.9995%Ar以上的纯氩产品。

1.2.7危险杂质的排放:

在精馏过程中如乙炔在液空和液氧中浓缩到一定程度就有发生爆炸的可能，因此乙炔在液氧中含量规定不得超过0.1PPm，这必须引起充分的注意。

在冷凝蒸发器中，由于液氧的不断蒸发，将会有使碳氢化合物浓缩的危险，但是只要从冷凝蒸发器中连续排放部分液氧就可防止浓缩。

而当在冷凝蒸发器中提取液氧时，就可不用再另外排放液氧来防止碳氢化合物浓缩。

1.3工艺流程概述:

1.3.1氧气和氮气的生产（参照工艺流程图1.1）

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，空气经过滤后在离心式空压机中经压缩至0.615MPa（A）左右。

经空气冷却塔AC1101预冷，空气冷却塔冷却水分段进入冷却塔内，下段为循环冷却水，上段为经水冷塔WC1101冷却后再经冷冻机的水，空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。

空气经空气冷却塔冷却后，温度降至～17℃，然后进入切换使用的分子筛纯化器MS1201（或MS1202），空气中的二氧化碳、碳水化合物及残留的水蒸汽被吸附。

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240分钟，定时自动切换。

空气经净化后，由于分子筛的吸附热，温度升至～24℃，然后分两路：

一路空气在主换热器E1中与返流气体（纯氧、纯氮、污氮等）换热达到接近空气液化温度约10