KDON3000Y3000Y型空分设备使用维护说明书原板本解析Word文档下载推荐.docx
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产品
产量（Nm³
/h）
纯度
出冷箱压力MPa（A）
液氧
2690
99.6%O2
0.2
液氮
3000
≤1PPmO2
0.3
低压氧气
510
0.116
低压氮气
5000
≤1PPmO2
0.108
精液氩
125
≤2PPmO2≤3PPmN2
~0.2
高纯液氧
10
99.9995%O2
1、1、2期待工况一
h）
出冷箱压力PMa（A）
3200
2430
1、1、3期待工况二
2180
3560
1020
4500
120
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。
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~19℃。
分子筛吸附器成对切换使用，一只工作时另一只在再生。
1、2、3空气被除数冷却到液化温度
空气的冷却是在中压换热器中进行的，在其中空气被来自膨胀后的返流中压氮气、出下塔中压氮气以及返流污氮气、低压氮气和低压氧气冷却，空气被返流气体冷却到临界状态。
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，分馏塔所需的冷量是由循环氮气透平压缩机组和从下塔抽取的中压氮气在高、低温增压透平膨胀机中等熵膨胀（中压氮气循环）和等温节流效应而获得的。
1、2、5液化
在起动阶段，加工空气在中压换热器和过冷器中与返流冷气流换热而被部分液化。
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）。
1、2、6精馏
空气中主要组份的物理特性如下表1、1和表1、2
表1、1
名称
化学符号
体积百分比
重量百分比
氮
N2
78.09
75.5
氧
O2
20.95
23.1
氩
Ar
0.932
1.29
二氧化碳
CO2
0.03
0.05
氦
He
0.00046
0.00006
氖
Ne
0.0016
0.0011
氪
Kr
0.00011
0.00032
氙
Xe
0.000008
0.00004
表1、2
名称
化学
符号
气化温度℃
熔化温度℃
比重
临界点
Kg/m
Kg/l
℃
10-1MPa
（G）
–195.8
–209.86
1.25
0.81
–147
34.5
–183
–218.4
1.43
1.14
–119
51.3
–185.7
–189.2
1.782
1.4
–122
49.59
–268.9
–272.55
0.18
0.125
–267.7
2.335
–246.1
–248.6
0.748
1.204
–228.7
28.13
–153.2
–157.2
1.735
2.155
–63.7
56
–108.0
–111.8
1.664
3.52
+16.6
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。
空气中的水蒸气含量随着饱和温度和地理环境重要条件影响而变化较大。
水蒸气和二氧化碳具有和空气大不相同的性质，在大气压力下，水蒸气达到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（段）板通过时，氮浓度不断增加，只要有足够多的塔板（填料），在下塔顶部可获得高纯的液氮，反之液体逐（段）板通过时，氧浓度不断增加，在下塔底部可获得富氧液空，在上塔底部获得高纯度液氧。
上升气体和下流液体在塔板或填料上的热质交换可从图形1、1中理解：
液体沿塔板或填料逐渐向下流，蒸气自上而下沿塔板或填料上升，互不平衡的蒸气和液体接触，液体处于点2状态，蒸气处于点1状态，二者温差&
t。
蒸气与液体在塔板或填料上混合，发生热质交换：
液体受热蒸发，较多的氮组份逸至蒸气中，从而使液体事氧浓度增加，温度上升，状态由点2变至2´
；
与此同时蒸气冷凝，使得较多的氧组份冷凝至液体中，蒸气中氮浓度增加，温度下降，状态由点1变至点1´
。
当蒸气与液体温度相等时，两者处于平衡状态（点2´
和点1´
）。
如此下去，蒸气经过层层塔板或填料愈往上氮的浓度愈高，液体愈往下氧的浓度愈高，这样，氧和氮被分离了。
在下塔中空气被初次分离成富氧液空和氮气，抽出部分经中压换热器换热后，进入循环氮气压缩机压缩，再经高低温增压透平膨胀机增压、膨胀，增压后，一部分液氮经产品液氮过冷器过冷后中输出产品液氮，还有一部分返流回下塔，液空由下塔底部抽出后经节流关入和液空组份相近的上塔某段上，液氮由下塔顶部抽出后经节流送入上塔顶部，液空和温文尔雅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。
产品液氧是由上塔底部经过冷器过冷后抽出，纯氮气由上塔顶部抽出。
低温全精馏制氩（无氢制氩）的所有设备均置于空分设备保冷箱内，，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底部粗液氩经泵压缩返回粗氩塔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1～2%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99.999%Ar以上的纯液氩产品。
1、2、7危险杂质的排放
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液氧和液氮的生产（参照工艺流程图1、2）
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。
空气经过滤器后进入离心式空气压缩机，将空气压缩至0.62MPa（A）左右，并由中间冷却器对压缩空气进行级间冷却。
压缩空气进入空气冷却塔AC与水进行热交换，冷却水分段进入冷却塔内，下代段为循环冷却水，上段为来自水冷塔的冷却水，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~19℃。
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气被吸附。
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~27℃。
空气进入冷箱后，在中压换热器E1、E2中被返流气体冷却，而后送入下塔。
在下塔中，空气被初步分离成液氧和富氧液空。
从下塔抽取液空经过冷却却器E4过冷后，节流送入上塔C2中部作回流液。
液氮（含氧量为≤1ppmO2）经过冷器E4过冷后，再节流送入上塔C2顶部。
经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得纯度为99.6%的液氧，作为产品液氧从上塔底部引出经过冷器E4过冷后，由V7阀出冷箱，送往液氧贮槽。
产品气氧从上塔上部引出，并在过冷器及中压换热器中复热后送往分馏塔外，作为分子筛纯化器的再生气体。
约9000Nm³
/h纯氮气从上塔顶部引出，在过冷器及中压换热器中复热后出冷箱，一部份进入水冷塔，另一部份经喂气氮压机压缩并入中压循环氮气管路。
下塔顶部含氧量≤1ppmO2的气氮分成二股，一股气氮在主冷凝器K1中液化，同时主冷的低压侧液氧被气化，液化的气氮作为下塔回流液。
另一股从下塔顶部抽取的压力氮气，经中压换热器E1、E2复热后出冷箱，进入中压循环氮气管路。
离心式氮气压缩机从压力氮气总管吸入中压循环氮气，将氮气压缩至2.6MPa（A）左右，并由冷却器对压缩氮气进行级间及末级冷却。
压缩后氮气分成二股，第一股进入冷箱，经中压换热器E1冷却至256K进入高温膨胀机ET401，膨胀用的氮气再进入中压换热器E1复热出冷箱，进入压力氮气总管。
第二股经高、低温膨胀机的增压段两次增压至5.109MPa（A）左右，然后进入冷箱内的中压换热器E1、E2冷却至168K，又分成二部分，其中大部分氮气进入低温膨胀机ET402，膨胀后的氮气再进入中压换热器E2、E1，并与出高温膨胀机的氮气汇合在E2，复热后出冷箱，进入压力氮气总管，另一小部分氮气进入中压换热器E2继续冷却，然后经节流后，抽取一部分产品液氮经液氮过冷器E3过冷，再通过V8阀出冷箱，送入液氮贮槽，其余液氮经V15阀返回下塔作为下塔回流液。
进入压力氮气部管的氮气，经循环氮压机压缩，完成一次循环，该循环提供整个装置的冷量。
污氮气从上塔上部引出，在过冷器E4及中压换热器E2、E1中复热后出冷箱，污氮气复热至~25℃作为分子筛纯化器的再生气体。
1、3、2液氩的生产（参照工艺流程图1、2）
纯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4096Nm³
/h（标）含氩量为7～～11%（体积），含氮量小于0.0002%（体积）。
氩馏份直接从粗氩塔Ⅰ上部采用粗氩塔Ⅱ底部排出的粗液氩作为回流液，作为回流液的粗液氩泵AP702（或AP701）加压到约～0.88MPa（G）后直接进入粗氩塔Ⅰ上部。
粗氩自粗氩塔Ⅰ顶部排出，经粗氩塔Ⅱ底部导入。
粗氩冷凝器K701采用过冷后的液空作冷源，上升气体在粗氩冷凝器K701中液化，其中一部分粗氩气约128Nm³
/h（其组成为98%～99%Ar,≤2ppmO2）经V705导入K704粗氩液化器进行液化,然后进入纯氩塔C703中继续精馏.其余作为回流液入粗氩塔Ⅱ。
冷凝器K701蒸发后的液空蒸汽和少量液空同时返回上塔。
粗液氩从纯氩塔C703中部进入，与此同时在纯氩塔蒸发器K703氮侧内利用下塔顶部来的压力氮气作为热源，促使纯氩塔底部的液氩蒸发上成上升蒸汽，而氮气被冷凝成液氮，并节流至0.038MPa（G）返回上塔。
来自液氮过冷器并经节流的液氮进入纯氩冷凝器K702作为冷源，使纯氩塔顶部产生回流液，以保证塔内的精馏，使氩氮分离，从而在粗氩塔底部得到纯液氩。
纯液氩经调节阀V708F进入平衡器PV701，再经调节阀V719排入液氩贮槽。
1、3、3高纯液氧的生产（参照工艺流程图1、2）
高纯液氧是采用低温全精馏法制取的。
从粗氩塔Ⅰ下部抽取1400Nm³
/h的液氧馏份经V601阀进入高纯氧塔C601顶部，高纯氧塔蒸发器K601利用下塔的空气作为热源，使塔顶液氧馏份与底部上升蒸汽产生精馏，使氧与氩、氮分离，约1280Nm³
/h气体返回粗氩塔Ⅰ下部，为了防止甲烷等在液氧中积集，约100Nm³
/h液氧从高纯氧塔底部经V602阀，进入主冷凝蒸发器，从高纯氧塔下部抽取10Nm³
/h高纯氧经V603阀进入高纯氧平衡器PV601，产品高纯氧再经V604阀出冷箱，排入高纯液氧贮槽。
2、部机
这里所列的是由我厂制造和配套的主要部机，对部分部机及保冷箱内的单元设备作了简要说明，其它系统、机械、设备和阀门的简要说明请参阅各自的使用说明书。
水过滤器4台WF1101WF1102
WF1103WF1104
仪表空气过滤器1台AF2001
氮气过滤器2台AF403AF404
膨胀氮气过滤器2台AF401AF402
液氩泵过滤器2台AF751AF752
2、2冷却塔
空气冷却塔1台AC1101
水冷却塔1台WC1101
分子筛吸附器2台MS1201MS1202
中压热交换器Ⅰ1套E1-1、E1-2（两台）
中压热交换器Ⅱ1套E2-1、E2-2（两台）
产品液氮热交换器1台E3
液空液氮过冷器1台E1
主冷凝蒸发器1台K1
高氧蒸发器1台K601
粗氩冷凝器1台K701
纯氩冷凝器1台K702
纯氩蒸发器1台K703
粗氩液化器1台K704
空气换热器1台E751
增压氮气冷却器1台WE401WE402
下塔1台C1
上塔1台C2
高纯氧塔1台C601
粗氩塔Ⅰ1台C702
粗氩塔Ⅱ1台C703
2、6平衡器
氮气液分离器1台PV1
产品高纯液氧平衡器1台PV601
氩气液分离器1台PV701
2、7加热器
电加热器2台EH1201EH1202
离心式液氩泵2台AP701AP702
大水泵2台WP1101WP1102
小水泵2台WP1103WP1104
2、10消声器
污氮放空消声器1台SL1201
氧气放空消声器1台SL101
氮气放空消声器1台SL102
自洁式空气过滤器
符号：
AF1001
型号：
SCAF-675型
作用：
清除空气中的机械杂质及灰尘
结构型式：
室外立式
介质：
空气
流量：
28500m3/h（标）
过滤效率：
≥99.99%
设计温度：
0℃-+42℃
正常运行阻力：
400-800Pa
空气透平压缩机（用户自购）
TC3001
把空气压缩到设计压力
相对温度：
80%
排气量：
17380m3/h（标）
进气压力：
0.0995Mpa（A）
排气压力：
0.62Mpa（A）
进气温度：
32℃
排气温度：
≤105℃
轴功率：
1532.6+0%kw
氮气循环透平压缩机（含氮气喂气压缩机）
TC3002
把循环氮气压缩到设计压力及将低压缩到循环氮气压力。
氮气
相对湿度：
0%
45000m3/h（标）
{气压缩机排气量：
4050m3/h（标）}
0.54Mpa（A）
喂气压缩机进气压力：
0.105Mpa（A）
2.62Mpa（A）
{气压缩机排气压力：
0.55Mpa（A）}
40℃
{喂气压缩机进气温度：
39℃}
≤40℃
{喂气压缩机排气温度：
≤40℃}
3185.5KW
{喂气压缩机轴功率：
337.9KW}
空气冷却塔
AC1101
工厂代号：
KLD15A.10000
把出空压机的高温气体（≤105℃）冷却到-19℃，以改善分子筛纯化器的工作情况。
结构：
本塔为填料塔立式圆筒型，分上下二部份。
上段填料为65Х65Х1.5增强聚丙烯射流环，填料高度为10.5m。
下段填料分两层，先填装下层65Х65Х1.2不锈钢射流环，填装高度2m；
再填装上层65Х65Х1.5增强聚丙烯射流环，填装高度2m，出口处安装高效不锈钢丝除雾器。
使用方式：
出空压机的空气进入空冷塔下部，水通过布水器均匀地分布到填料上，空气穿过液层，与水进行热质交换。
当空气进入空气冷却塔的上段时，与填料中的水进行热质交换，然后经塔顶除雾器出塔，进入分子筛吸附系统。
上段升温后的水进入下段空冷塔中，塔下段升温后的水由塔底自动排出，去用户凉水系统。
水冷却塔
符号：
WC1101
工厂代号：
KLD15A.30000
作用：
用空分塔来的氮气冷却外界供水，然后由水泵送入空气冷却塔的上段。
本塔为填料塔，填料为65Х65Х1.5聚丙烯射流环，塔顶设捕雾器和布水器，填料分二层装入塔内，在两填料层中间设有再分配器，内设支撑板，以撑填料。
被冷却的水自上而下流经填料，与从空分塔出来的氮气进行热质交换，大量吸湿后使水冷却下来，降温后的冷却水从塔底被水泵抽走，氮气带走热量后从塔顶排往大气。
分子筛吸附器
MS1201MS1202
1632D.10000,1632D.2000
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。
立式圆筒体双层床，一定高度的分子筛、活性氧化铝吸附床，内设支承栅架，支承栅架是由条钢、不锈钢丝网格栅和不锈钢丝网组成的，以承托他子筛吸附剂。
空气通过活性氧化铝、分子筛床层时，由于吸附剂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水，净化后的空二氧化碳含量≤1pmm，在再生周期中，先被高温干燥气体反向再生后，再被常温干燥气体冷却到常温，分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生。
中压热交换器
E1，E2
B1K43,B1K44
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。
作用方式：
对经循环透平氮压机压缩和高、低温透平膨胀增压的产品氮气进行冷却，直至达到接近液化温度，各返流气在此被加热到常温。
产品液氮过冷器
E3
B3K24
对低温液氮进行过冷
结构：
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。
产品液氮在流经过冷器时被节流后的纯氮气进一步冷却，使之低于饱和温度，这样产品液氮在节流后可以减少气化。
液空液氮过冷器
E4
B323
对低温液体进行过冷
液空、液氮和液氧在流经过冷器时被纯氮气和污氮气进一步冷却，使之低于饱和温度，这样液空、液氮和液氧在节流后可以减少气化，改善上塔的精馏工况和产品液氧的气化率。
主冷凝蒸发器
K1
N195梅
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好的换热。
冷凝蒸发器一般置于上、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，是因为氮气压力记，液氧压力低。
例如压力为0.511Mpa时，液化温度为94.4K。
而液氧在压力为0.1389Mpa时，蒸发温度93.1K，两者温差1.3K。
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。
下塔与上塔
下塔C1、上塔C2
T1K22、T2K34
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。
塔体为圆筒形，下塔内装多层筛板，与筛板上设置溢流斗，有一个溢流挡板，并密布小孔。
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流层高度。
汉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的进行。
低沸点组份逐渐蒸发，高沸点组份逐渐液化，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，上升气体中低沸点组份（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，塔底得到高沸点的液氧。
粗氩塔
C701、C702
T3K22、T396
因粗氩塔太高故分成两段，即粗氩塔Ⅰ与粗氩塔Ⅱ。
粗氩塔为圆筒形填料塔，塔内相邻两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
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