42500空分项目试生产方案方案.docx
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42500空分项目试生产方案方案
利津石油化工厂有限公司
42500空分项目
试生产方案
目 录
一、工程概况
1.1工程说明
利津石油化工厂有限公司42500空分项目，以空气为原料，采用全精馏制氩工艺生产氧气、氮气、液氧、液氮、液氩。
装置由华陆工程科技有限责任公司进行详细设计，中国化学工程第六建设有限公司建设施工。
1.2生产装置、公用工程及辅助设施的规模、工艺流程说明及建设情况
利津石油化工厂有限公司42500空分项目的设计范围包括生产装置和公用工程，生产装置包括空气的过滤和压缩、空气中水份和二氧化碳的清除、空气被冷却到液化温度、冷量的制取、液化、精馏、危险杂质的排除以及配套的公共工程系统。
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。
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，分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中等熵膨胀和等焓节流效应而获得的。
1.2.5液化
在启动阶段，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，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:
启动时，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（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液氧。
上升气体和下流液体在塔板或填料上的热质交换过程可从图1.1中理解：
液体沿塔板或填料逐渐向下流，蒸气自下而上沿塔板或填料上升，互不平衡的蒸气和液体接触，液体处于点B状态，蒸气处于点A状态，二者温差δt。
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，从而使液体中氧浓度增加，温度上升，状态由点B变至点E；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A变至点D。
当蒸气与液体温度相等时，两者处于平衡状态（点E和D）。
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。
图1.1氧-氮平衡图
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。
从上塔底部抽出液氧经液氧泵加压送入主换热器汽化后抽出氧气，而氮气由上塔顶部抽出。
氧气、氮气均通过高压板式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分（氩）含量不断提高，最后在粗氩塔Ⅱ顶部得到含氧1.5ppm，含氩98~99%的粗氩气，粗氩气送往纯氩塔精馏。
由于氮的沸点（-195.8℃）与氩的沸点（-185.7℃）相差较大，因此含氩量约为1~1.5%的粗氩气在纯氩塔中得到进一步分离，最后在纯氩蒸发器底部得到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1%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。
同时粗氩冷凝器中液空不断蒸发也会造成碳氢化合物的浓缩，所以要排放液空来保证安全性。
1.3原料、燃料、动力供应及产品流向
（1）装置原料
本装置所用原料为空气。
空气中主要组份的物理特性如下表
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
0.00052
0.00006
氖
Ne
0.0018
0.0011
氪
Kr
0.000114
0.00032
氙
Xe
0.0000086
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/m3
kg/l
℃
10-1MPa（G）
氮
N2
-195.8
-209.86
1.25
0.81
-147
34.5
氧
O2
-183
-218.4
1.43
1.14
-119
51.3
氩
Ar
-185.7
-189.2
1.782
1.4
-122
49.59
氦
He
-268.9
-272.55
0.18
0.125
-267.7
2.335
氖
Ne
-246.1
-248.6
0.748
1.204
-228.7
28.13
氪
Kr
-153.2
-157.2
1.735
2.155
-63.7
56
氙
Xe
-108.0
-111.8
1.664
3.52
+16.6
60.1
（2）主要产品及指标
本项目最终产品有氧气、氮气、液氧、液氮、液氩。
产品一览表
产品名称
产量（Nm3/h）
纯度（VOL）
压力
MPa（G）
温度
℃
用气
特点
备注
氧气Ⅰ
42500
≥99.6%O2
6.7
常温
连续
内压缩
低压氮气Ⅰ
20000
3ppmO2
≥99.999%N2
0.8
常温
连续
内压缩
仪表空气
25000
压力露点：
-60℃
无油、无尘
0.7
常温
连续
增压机一级
抽取
液氧
2000
≥99.6%O2
∕
∕
进贮槽
液氮
2000
3ppmO2
≥99.999%N2
∕
∕
进贮槽
液氩
1450
1.5ppmO2，4ppmN2，≥99.999%Ar2
∕
∕
进贮槽
氮气2
800
£3ppmO2
≥99.999%N2
9.2
常温
间断
保安氮气
600
£3ppmO2
≥99.999%N2
0.5
常温
全厂停电用
氧气最大工况
产品名称
产量（Nm3/h）
纯度（VOL）
压力
MPa（G）
温度
℃
用气
特点
备注
氧气Ⅰ
47000
≥99.6%O2
6.7
常温
连续
内压缩
低压氮气Ⅰ
30000
3ppmO2
≥99.999%N2
0.8
常温
连续
20000Nm3/h内压缩，10000Nm3/h后备汽化提供
仪表空气
12000
压力露点：
-60℃
无油、无尘
0.7
常温
连续
增压机一级
抽取
液氧
0
≥99.6%O2
∕
∕
进贮槽
液氮
1000
3ppmO2
≥99.999%N2
∕
∕
进贮槽
液氩
1450
1.5ppmO2，4ppmN2，≥99.999%Ar2
∕
∕
进贮槽
氮气2
800
£3ppmO2
≥99.999%N2
9.2
常温
间断
保安氮气
600
£3ppmO2
≥99.999%N2
0.5
常温
全厂停电用
（3）动力供应
本装置以蒸汽经汽轮机做功带动压缩机为动力。
本装置所需的蒸汽、脱盐水等公共工程依托利津石油化工厂的管网供应。
二、总体试车方案的编制依据和原则
利津石油化工厂有限公司42500空分项目总体试车方案编制依据《危险化学品建设项目安全监督管理办法》编制
利津石油化工厂有限公司42500空分项目总体试车方案编制原则：
（1）建设项目符合国家和当地政府产业政策与布局；
（2）建设项目符合当地政府区域规划；
（3）建设项目选址符合《工业企业总平面设计规范》（GB50187）、《化工企业总图运输设计规范》（GB50489）等相关标准；涉及危险化学品长输管道的，是否符合《输气管道工程设计规范》（GB50251）、《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183）等相关标准；
（4）建设项目周边重要场所、区域及居民分布情况，建设项目的设施分布和连续生产经营活动情况及其相互影响情况，安全防范措施科学、可行；
（5）当地自然条件对建设项目安全生产的影响和安全措施科学、可行；
（6）主要技术、工艺成熟可靠
三、试车的指导思想和应达到的标准
3.1试车的指导思想
3.1.1要坚持安全第一、环保优先的原则，一切服从于安全，不能确保安全坚决不开工，确保试车全过程操作受控。
3.1.2施工进程与试车进程统筹安排，密切配合，形成工程建设一体化的管理网络。
3.1.3试车期间要考核装置的生产能力、物耗、能耗/产品及副产品的质量是否达到设计指标。
同时对重大设备机组的运行状况进行考核，还要考核与生产装置相配套的公用工程能力。
3.2试车应达到的目标
3.2.1试车期间做到“不发生人身伤亡、着火爆炸和环境污染事故”。
3.2.2试车一次成功并能连续生产出合格产品。
四、试车应具备的条件
4.1 装置中间交接完毕；
4.2 设备位号、管道介质名称及流向标志齐全；
4.3 公用工程
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