空分6500说明Word格式文档下载.docx
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b空气透平压缩机组
c氟利昂冷水机组
d透平膨胀机组
e氧气压缩机组
f氮气压缩机组
g液体贮存及汽化系统
h仪控系统（14073D.YK）
i电控系统（14073D.DK）
主要指标
单位
设计工况
备注
加工空气量
m3/h
～36000
压力
MPa
0.51
温度（进冷箱）
℃
12～15
产品氧
产量
6500
压力（出冷箱）
KPa
～20
温度
9～12
纯度
%O2
99.6
产品液氧
200
折气态
m
～10
液氧柱
产品氮
M3/h
9~12
PPmO2
≤10
液氩
～15
液氩柱
%Ar
99.999
注：
压力单位均为表压力，流量单位均为标准状态（0℃,101.325KPa）（下同）。
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：
⑴空气的过滤和压缩
⑵空气中水份和二氧化碳的消除
⑶空气被冷却到液化温度
⑷冷量的制取
⑸液化
⑹精馏
⑺危险杂质的排除
2.2.1空气的过滤和压缩
大气中的空气先经过空气过滤器过滤其灰尘等机械杂质，然后在空气透平压缩机中被压缩到所需的压力，由中间冷却器提供级间冷却，压缩产生的热量被冷却水带走。
2.2.2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予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10℃。
分子筛吸附器成对切换使用，一只工作时另一只在再生。
2.2.3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，低温返流气体被复热。
2.2.4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，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。
2.2.5液化
在起动阶段，加工空气在主换热器和过冷器中与返流低温气体换热而被部分液化，在正常运行中，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，大部分气体也是在主冷中被冷却至液化温度而被液化的）。
2.2.6精馏
空气中主要组份的物理特性如下表2.1和表2.2
表2.1
名称
化学符号
体积百分比
重量百分比
氮
氧
氩
二氧化碳
氦
氖
氪
氙
N2
O2
Ar
CO2
He
Ne
Kr
Xe
78.09
20.95
0.902
0.03
0.00046
0.0016
0.00011
0.000008
75.5
23.1
1.29
0.05
0.00006
0.0011
0.00032
0.00004
表2.2
名称
化学
符号
气化温度
熔化温度
比重
临界点
Kg/m3
Kg/L
10-1MPa（G）
-195.8
-183
-185.7
-268.9
-246.1
-153.2
-108.0
-209.86
-218.4
-189.2
-272.55
-248.6
-157.2
-111.8
1.25
1.43
1.782
0.18
0.748
1.735
1.664
0.81
1.14
1.4
0.125
1.204
2.155
3.52
-147
-119
-122
-267.7
-228.7
-63.7
+16.6
34.5
51.3
49.59
2.335
28.13
56
60.1
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。
由于氧、氮组份沸点的不同，氮比氧易蒸发，氧比氮易冷凝，气体逐板（段）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度的氮气；
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。
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，液空和液氮在节流前先在过冷器中过冷。
空气的最终分离是在上塔进行。
产品氧气是由上塔底部抽出，而氮气由上塔顶部抽出，并通过主换热器复热到常温后送出。
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）、精氩塔均为填料塔。
在粗氩塔Ⅰ、Ⅱ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Ⅰ底部的液氩经液氩泵加压后打入粗氩塔Ⅱ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Ⅰ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%的粗液氩在精氩塔中得到进一步分离，最后在精氩塔蒸发器底部得到99.999%Ar以上的纯液氩产品。
2.2.7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，将会使碳氢化合物有浓缩的危险，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。
2.3.1氧气和氮气的生产（参照工艺流程图14073D.LC）
原料空气自吸入过滤器吸入，空气经过滤器除去灰尘及其它机械杂质。
在离心式空压机中经压缩至0.51MPa左右，经空气冷却塔预冷，冷却水分段进入冷却塔内，下段为循环冷却水，上段为低温冷冻水，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~10℃，然后进入切换使用的分子筛吸附器，空气中的二氧化碳，碳氢化合物及残留的水蒸气被吸附。
分子筛吸附器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。
单台吸附器的工作时间为240分钟，定时自动切换。
空气经净化后，分为两路：
大部分空气直接进入分馏塔，而另一路往增压膨胀机增压后进入分馏塔。
大部分空气在主换热器中与返流气体（纯氧、纯氮、污氮等）换热达到接近空气液化温度约-173℃进入下塔。
增压空气在主换热器内被返流冷气体冷却至-105℃时抽出~5000m3/h空气进入膨胀机膨胀制冷，膨胀空气进入上塔参加精馏。
在下塔中，空气被初步分离成氮和富氧液空，顶部氮气在冷凝蒸发器中被冷凝为液体，同时主冷的低压侧液氧被汽化。
部分液氮作为下塔回流液，另一部分液氮从下塔顶部引出，经过冷器被氮气和污氮气过冷并节流后送入上塔顶部和精氩塔冷凝器蒸发侧作冷源。
液空在过冷器中过冷后经节流送入上塔中部作回流液和粗氩塔Ⅰ冷凝器蒸发侧作冷源。
氧气从上塔底部引出，并在主换热器中复热后出冷箱进入氧气压缩机加压至3.0MPa（G）送往用户。
污氮气从上塔上部引出，并在过冷器及主换热器中复热后送出分馏塔外，部分作为分子筛吸附器的再生气体，其余污氮气进入水冷却塔。
氮气从上塔顶部引出，在过冷器及主换热器中复热后出冷箱，一部分作为产品氮气送出，其余氮气进入水冷却塔中作为冷源。
产品液氧送入贮槽。
2.3.2氩气的生产
精液氩是采用低温全精馏法制取的。
从上塔相应部位抽出氩馏份气体约6900m3/h，含氩量为8～10%（体积），含氮量小于0.02%（体积）。
氩馏份直接从粗氩塔Ⅱ的底部导入，粗氩塔Ⅱ上部采用粗氩塔Ⅰ底部排出的粗液氩作回流液，作为回流液的粗液氩经液氩泵加压后直接进入粗氩塔Ⅱ上部。
粗氩自粗氩塔Ⅱ顶部排出，经粗氩塔Ⅰ底部导入，粗氩冷凝器采用过冷后的液空作冷源，上升气体在粗氩冷凝器中液化，得到粗液氩和约205m3/h的粗氩气（其组成为98%～99%Ar，≤2PpmO2）。
粗氩气被导入精氩塔中继续精馏；
粗液氩作为回流液进入粗氩塔Ⅰ、Ⅱ。
粗氩塔冷凝器中蒸发后的液空蒸汽和相当于10%总液空量的液空同时返回上塔。
粗氩气从精氩塔中部进入，与此同时在精氩塔蒸发器氮侧利用下塔顶部来的压力氮气作为热源，促使精氩塔底部的液氩蒸发成上升蒸汽，而氮气被冷凝成液氮节流后返回上塔。
来自过冷器并经节流的液氮进入精氩塔冷凝器作为冷源，使精氩塔顶部产生回流液，以保证塔内的精馏，使氩氮分离，从而在精氩塔底部得到纯液氩。
液氩经调节阀排入液氩贮槽贮存，槽内蒸发的气体返回精氩塔，其产品氩气可分为两种方式提供。
⑴直接从液氩贮槽排放少量液氩产品，供槽车输送。
⑵从液氩贮槽底部排出液氩，利用液氩泵加压到15MPa，加压后的液氩进入汽化器，被汽化器内的水蒸发成氩气，氩气控制在15MPa并送入充瓶间充瓶。
这里所列的是由河南开元机电设备有限公司制造和配套的主要部机，以下对部分部机及保冷箱内的单元设备作简要说明。
3.1空气过滤器
符号：
AF
工厂代号：
ZKG-1000
作用：
清除空气中的机械杂质及灰尘
结构型式：
自洁式
介质：
空气
流量：
60000m3/h
过滤效率：
>
99%
设计温度：
-30℃～+40℃
工作阻力：
200～800pa
3.2空气透平压缩机
AC
把空气压缩到设计压力
双轴，4级压缩，逐级冷却，水平剖分式
36000m3/h（0OC,101.325KPa）
排气压力：
0.51MPa
出口温度：
≤100℃
轴功率：
3075KW
电机功率：
3700KW
AT1101
4272.100
把出空压机的高温气体（~100℃）冷却到～10℃，以
改善分子筛吸附器的工作情况。
结构：
立式圆筒型塔，分上下二段，内装散堆填料，出口安
装高效除雾器。
使用方式：
出空压机的空气从下部进入空冷塔，水通过布水器均匀
地分布到填料上，水从上往下流，空气从下穿过填料层，在其间空气被水洗涤并冷却后，最终在塔顶被除雾器分离水分后出塔，升温后的冷却水从塔底排出。
WT1101
4269F.200
利用分馏塔出来的低温干燥氮气和污氮气预冷却外界供
水，使之有较低的温度，经过冷冻机组进一步冷却后输
送至空冷塔上段。
立式圆筒体，内设支撑板，以支撑填料。
外界供水（温度为～32℃）自上而下流经填料，与从分馏
塔出来的干燥氮气和污氮气进行热交换，使外界供水冷却
下来，水在塔底被水泵抽走，上升气体带走热量后从塔顶
排往大气。
MS1201、MS1202
4364W.000
吸附空气中的水份、二氧化碳及乙炔等碳氢化合物，使
进入冷箱的空气纯净。
立式圆筒体，内设支承棚架，以承托分子筛吸附剂。
空气通过分子筛床层时，由于分子筛的吸附特性将空气
中的水份、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物吸附，净化后
的空气二氧化碳含量<
2PPm，在再生周期中，先被高
温干燥污氮反向再生后，再被常温干燥污氮冷却到常温，分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生。
E2、E1、E3
E5001，E5002
进行多股流之间的热交换
为多层板翅式，各通道中的冷热气流通过翅片和隔板进
行良好的换热。
对经分子筛吸附器除去水分和二氧化碳的压缩空气进行
冷却，直至达到接近液化温度，各返流气在此被加热到
常温。
E4
B2016B.000
对低温液体进行过冷
为多层板翅式。
相邻通道间物流通过翅片和隔板进行良
好的换热。
液空和液氮在流经过冷器时被氮气和污氮气进一步冷却，使之低于饱和温度，这样，液空和液氮在节流后可以减少气化，改善上塔的精馏工况。
K
4072G.00300
供氮气冷凝和液氧蒸发用，以维持精馏塔精馏过程的进
行。
为多层板翅式，相邻通道的物流通过翅片和隔板进行良
冷凝蒸发器置于上、下塔之间，下塔上升的氮气在其间
被冷凝，而上塔回流的液氧在其间被蒸发。
这个过程得
以进行，是因为氮气压力高，液氧压力低。
例如氮气压
力为0.46MPa时，液化温度为95.5K，而液氧在压力为
0.039MPa时，蒸发温度93.6K，两者温差1.9K。
这样，
氮气的冷凝和液氧的蒸发就可进行。
各类冷凝蒸发器都
是按此原理进行的，只是冷凝和蒸发的介质不同而已。
代号：
下塔C1、上塔C2
产品代号：
4072F.11000，1232A.000
利用混合气体中各组分的沸点不同，将其分离成所要求
纯度的组分。
塔筒为圆筒形，下塔内装多层环流筛板，筛板上设置两
只溢流装置，上塔内装规整填料及液体分布器。
下塔精馏过程中，液体自上往下逐一流过每块筛板，由
于溢流堰的作用，使塔板上造成一定的液层高度。
当气体由下而上穿过筛板小孔时与液体接触，产生了鼓泡，这样就增加了汽液接触面积，使热质交换过程高效地进行。
低沸点组份逐渐蒸发，高沸点的组份逐渐液化，至塔顶就获得低沸点的纯氮，在塔底获得高沸点的富氧液空组份。
上塔在精馏过程中，气体穿过分布器沿填料盘上升，液体自上往下通过分布器均匀地分布在填料盘上，在填料表面上气、液充分接触进行高效的热质交换。
上升气体中低沸点份（氮）含量不断提高，高沸点组份（氧）被大量的洗涤下来，形成回流液最终在塔顶得到低沸点纯氮气，塔底得到高沸点的纯液氧。
C3、C5
4073.13000、4073.15000
因粗氩塔太高故分成两段，即粗氩塔Ⅰ与粗氩塔Ⅱ，粗氩塔为圆筒形规整填料塔，塔内分段填料之间设置分布器，以利于液体在塔内均匀分布。
其原理与上塔相同，顶部得到粗气氩，底部得到富氧液
体，回流到上塔。
3.11精氩塔
C4
4073.14000
圆筒形规整填料塔，结构与粗氩塔类似。
粗氩气从精氩塔中部导入塔内，在塔内进行氩—氮二元
混合物的分离，在精馏过程中，低沸点组份（氮）与高沸点组份（氩）在填料表面进行充分高效的热质交换。
由于氮的沸点与氩的沸点相差较大，且粗液氩中含氮量仅为1～1.5%左右，故在塔底可获得高纯度的高沸点组分液氩产品。
3.12透平膨胀机
ET1、ET2
可调喷嘴、径轴流返动式、增压机制动
～7000m3/h
3.13氧气活塞压缩机
型号：
ZW-65/30型
6236S.0000
三缸、三级、立式。
氧气
进气温度：
20℃
进气压力：
16KPa
3.0MPa
570Kw
630Kw
3.14氮气活塞压缩机
6155L.0000
氮气
10KPa
590Kw
3.15电加热器
EH1201EH1202
2018.000
加热从分馏塔系统来的污氮气，作为分子筛吸附器的再
生气。
立式，U型电热管。
采用上进下出结构延长电热管寿命。
3.16粗氩泵（进口）
AP1AP2
离心泵
将粗氩塔Ⅱ底部的粗液氩加压，为粗氩塔Ⅰ提供回流液。
L/h
扬程：
m
3.17冷水机组（进口）
RU1101
30HR-161
为空气冷却塔上部提供低温冷冻水。
制冷工质：
R22
冷水机组进水温度：
~14℃
冷水机组出水温度：
~7℃
功率：
120Kw
4.空分设备的起动
4.1起动应具备的条件：
4.1.1空分设备所属管道、机械、电器等安装完毕，校验合格。
4.1.2所有运转机械设备，如空压机、氧压机、氮压机、膨胀机、冷冻机、水泵、液氩泵等均具备起动条件，有的应先进行单机试车。
4.1.3所有安全阀调试完毕，并投入使用。
4.1.4所有手动，气动阀门开关灵活，各调节阀需经调试校验。
4.1.5所有机器、仪表性能良好，并具备使用条件。
4.1.6分子筛吸附器程序控制调试完毕，运转正常，具备使用条件。
4.1.7冷箱内低温设备和管道加热，吹刷完毕，并经检测合格。
4.1.8除V457、V458阀门打开外，空分设备所有阀门应处于关闭状态，特别要检查膨胀机喷嘴调节阀门必须处于关闭状态。
4.1.9供电系统正常工作。
4.1.10供水系统正常工作。
起动前应对保冷箱内的管道和容器进行彻底加温和吹刷（具体步骤参阅6.停车和加温）。
对于低温下工作的各个部分都不能有液态水分和机械杂质存在。
除分析仪表和计量仪表外，所有通向指示仪表的阀必须开启，接通温度测量仪表，并进行以下各操作步骤：
⑴起动冷却水系统
⑵起动用户仪表空气系统及分子筛纯化器系统的切换系统
⑶起动空气压缩机
⑷起动空气预冷系统
⑸吹刷空气管路
下面将以上各步骤加以叙述，有关阀门的状态和仪表检测将另列附表加以说明。
4.2.1起动冷却水系统
⑴通知做好供冷却水的准备工作
⑵打开冷却水的进、出口阀
4.2.2起动仪表空气系统和纯化系统切换程序
⑴开启各空气切换管路
⑵将备用仪表空气（由用户提供）接通
⑶接通程序控制器
⑷接通切换阀，并检查切换程序
⑸按仪控说明书和仪表制造厂的说明，将除分析和计量仪表以外
的全部仪表投入
4.2.3起动空气透平压缩机
详细参阅“空气透平压缩机使用维护说明书”
⑴起动空气过滤器（按过滤器使用说明书操作）
⑵接通冷却水系统及供油系统
⑶作好电机的启动准备
⑷按说明启动空气压缩机
⑸逐步增加压缩机后的压力
4.2.4起动空气预冷系统
（1）检查全部指示仪表
（2）检查空气预冷系统的仪电系统
（3）检查冷水机组的冷凝器
（4）打开冷却水进、出口阀
（5）冲刷水冷却塔，观察溢水管工作情况
（6）慢慢增加空压机出口空气压力，并导入空气冷却塔中，待压力稳定并大于0.4MPa时，启动水泵和冷水机组，WP1（或WP2）、水泵WP3（或WP4）。
（7）调节冷却水泵的压力和流量
（8）接通液面控制器
（9）慢慢增加空气压缩机排出压力
4.2.5起动分子筛纯化系统
（1）切换程序的运行（手动）
（2）检查、调节、确定各控制阀门阀位正常
（3）断续开闭V1254（V1255）检查空气中是否夹带有游离水，若有水应多吹除几次，直到无游离水为止，以后定期吹除游离水。
（4）手动打开V1203（V1204），开V1254（V1255），缓慢打开V1231
（V1232）后，缓慢关闭V1254（V1255）向分子筛吸附器充气至
压力与空冷塔平衡后，保持压力稳定。
手动打开V1201（V1202），
关V1231（V1232）。
（5）手动打开未工作的分子筛吸附器再生流路阀门V1208（V1207）、
V1206（V1205）和V1212。
（6）微开V1216，严格控制PI-1216压力小于0.04MPa，FIS-1217
流量指示大于20%加工空气量。
（7）注意导入再生气后才能通电加热器
（8）接通切换程序，调整均压时间、泄压时间。
（9）分子筛吸附器的起动（包括吸附和再生），至少正常运行一个周期后，才能向分馏塔送气。
注意：
电加热器必须先送气后通电。
4.2.6吹刷空气管路
吹刷的目的是除去杂质和灰尘等，并检查有没有水滴存在。
吹刷用的气体是出分子筛吸附器的常温干燥空气。
每
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