空分操作规程.docx
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空分操作规程
空分工艺操作规程
目录
1．产品说明...........................................
2．原料说明............................................
3．生产原理.............................................
4．工艺流程...........................................
5．工艺指标...........................................
6．岗位职责.............................................
7．安全操作规程.......................................
8．岗位操作...............................................
9．分析化验..................................................
10．安全生产..................................................
11．设备清单..................................................
一、产品说明
（一）产品简介
1、化学名称：
氧气分子式：
O2分子量：
32.00为无色无味气体，氧元素最常见的单质形态，熔点-218.4℃，沸点-183℃，不易溶于水，1L水中溶解约30mL氧气，在空气中氧气约占21% 。
液氧为天蓝色，固氧为蓝色晶体。
常温下不很活泼，与许多物质都不易作用。
但在高温下则很活泼，能与多种元素直接化合，这与氧原子的电负性仅次于氟有关。
2、化学名称：
氮气分子式：
N2分子量：
28氮在常况下是一种无色无味无嗅的气体，且通常无毒。
氮气占大气总量的78.12%（体积分数），在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3，氮气在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的固体。
氮气在水里溶解度很小，在常温常压下，1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。
它是个难于液化的气体。
在水中的溶解度很小，在283K时，一体积水约可溶解0.02体积的N2,氮气在极低温下会液化成白色液体，进一步降低温度时，更会形成白色晶状固体。
在生产中，通常采用灰色钢瓶盛放氮气。
3、空分所得产品如下表：
产品名称
用途
产量Nm3/h
纯度
压力
MPa（G）
温度
（℃）
备注
正常1
正常2
最大
氧气1
气化装置
32854
22938
33656
O2≥99.6%
6.5
37
内压缩，连续
氧气2
乙二醇
5100
3570
5500
O2≥99.6%
0.7
37
内压缩，连续
低压氮气1
甲醇洗
5500
3700
6000
O2≤3PPm
0.42
37
下塔抽，连续
低压氮气2
乙二醇稀释尾气用
3604
3604
4000
O2≤3PPm
0.42
37
下塔抽，连续
低压氮气3
保安氮气
150
150
200
O2≤3PPm
0.5
10
后备系统，间断
低压氮气4
事故氮气
12000
O2≤3PPm
0.5
10
后备系统，间断
中压氮气
甲醇洗
1500
1500
O2≤3PPm
3.0
10
后备系统，间断
高压氮气
气化炉吹扫、壳体均压
200
200
800
O2≤3PPm
10.0
10
后备系统，间断
液氧
800
800
800
O2≥99.6%
0.1
饱和
进贮槽，连续
液氮
深冷装置
300
150
300
O2≤3PPm
0.4
-190
连续
液氮
1800
1800
1800
O2≤3PPm
0.4
-190
进贮槽，连续
仪表空气
全厂
2500
2500
3000
压力露点
-40℃
0.8
40
增压机中抽
工厂空气
全厂
4000
4000
4000
压力露点
-40℃
0.45
40
分子筛后抽
二、原料说明
空分装置的原料为空气，在厂区较为干净区域由主空压机吸入大气，作为整个装置的原料。
空气主要组成为：
氧气、氮气、惰性气体、水蒸气、二氧化碳、灰尘杂质等。
其组份和性质如下：
成分
体积%
重量%
成分
体积%
重量%
氧
20.93
23.1
氪
1.08×10-4
3×10-4
氮
78.03
75.6
氙
0.08×10-4
0.4×10-4
氩
0.932
1.286
氡
6×10-10
二氧化碳
0.03
0.046
氢
0.5×10-4
0.036×10-4
氖
（15-18）×10-4
12×10-4
臭氧
（0.01-0.02）×10-4
0.2×10-4
氦
（4.6-5.3）×10-4
0.7×10-4
几种气体的基本物化常数
名称
分子式
分子量
气体重度
正常沸点（760mmHg）
临界点
760mmHg
温度
液体重度
温度
压力
kg/m3
K/℃
kg/m3（℃）
K/℃
大气压
空气
28.95
1.293
78.81/-194.35
861（-194）
132.51/-140.65
38.4
氧
O2
32
1.429
90.19/-182.97
1140（-182.8）
154.34/-118.82
49.71
氮
N2
28.016
1.2507
77.35/-195.81
808（-196）
126.03/-147.13
33.49
氩
Ar
39.94
1.782
87.46/-185.7
1374（-183）
150.73/-122.43
48
二氧化碳
CO2
44.01
1.977
194.96/-78.2
1155（-50）
304.26/-31.1
72.9
乙炔
C2H2
26.02
1.1747
升华189.56/-83.6
613（-80）
308.71/35.55
61.65
氙
Xe
131.3
5.86
165.15/-108
氪
Kr
83.8
3.74
119.95/-153.2
209.4/-63.75
54.3
三、生产原理
空气分离方法：
目前工业性生产氧、氮采用的方法主要有三种。
⑴低温法：
应用深冷原理，先将空气压缩、净化、换热、制冷等工艺使其变成液体，然后利用空气中的组份沸点不同把它们分离开来，这是当前应用最广泛的方法。
⑵吸附法：
是利用分子筛的孔穴和氧、氮分子的直径大小不同把它们筛分开来。
如5A分子筛能对氮分子进行吸附，而对氧分子不吸附，让氧分子通过因而制取纯度较高的氧气。
又如碳分子筛对氧具有较强的吸附性能，让氮分子通过，而制取纯度较高的氮气。
由于吸附容量有限，当达到饱和时就不能吸附，那就需要把吸附的物质驱赶掉，才能恢复吸附，因此需再生。
为保证连续供气至少要有两个以上的容器交替进行抽空、充气、出氧三个步骤。
⑶膜分离法：
它是利用某些有机聚合膜的渗透选择性，当空气通过薄膜（0.1μm）或中空纤维膜时，氧气穿透薄膜的速度约为氮气的4～5倍，从而实现了氧、氮的分离。
这三种生产方法的特点：
吸附法具有流程简单，操作方便，自动化程度高，设备投资省等优点，是与深冷生产氧气和氮气竞争的主要对手。
但吸附法目前的氧气纯度只有93%左右，设备容量在4000m3/h以下等不足，因此，对小容量、纯度低的用户可与低温比较选用。
膜分离法的方法、装置更简单，操作方便，起动快、投资省、国家在重点攻关膜的生产，若膜的质量攻克，将会对气体分离起重大的变革。
从当前的情况来看，膜分离的富氧浓度只能达到28～35%O2，规模也适宜中、小型，所以只适用于富氧燃烧和医疗保健方面。
当前人们正研究吸附法与低温法的结合，膜分离法和低温法的组合，不用膨胀机制冷而直接采用低温液体启动运行的空分设备，氧、氮气生产方法不断多样化。
空气分离的基本原理分空气压缩、空气净化、换热、制冷与精馏五个主要环节。
空分生产的原理就是利用低温精馏法将空气冷凝成液体（空气冷凝温度82K），按各组份蒸发温度的不同将空气分离。
其具体原理为空气经过增压膨胀对外作功处于冷凝温度，当穿过比它温度低的氧、氮组成的液体层时，由于气、液之间温度差的存在，要进行热交换，温度低的液体吸收热量开始蒸发，其中氮组份首先蒸发，温度较高的气体冷凝，放出冷凝热，气体冷凝时，首先冷凝氧组份。
这过程一直进行到气相和液相的温度相等为止，也即气、液处于平衡状态。
这时，液相由于蒸发，使氮组份减少，同时由于气相冷凝的氧也进入液相，因此液相的氧浓度增加了，同样气相由于冷凝，使氧组份减少，同时由于液相的氮进入气相，因此气相的氮浓度增加了。
多次的重复上述过程，气相的氮浓度就不断增加，液相的氧浓度也能不断的增加。
这样经过多次的蒸发与冷凝就能完成整个精馏过程,从而将空气中的氧和氮分离开来。
4、工艺流程
空分装置由空气过滤及压缩系统、预冷系统、纯化系统、膨胀机系统、分馏系统和低温液体贮存及汽化系统组成。
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缩至0.625MPaA左右，经空气冷却塔预冷，冷却水份段进入冷却塔内，下段为循环冷却水，上段为经水冷塔冷却后的低温水，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～14℃，然后自下而上进入切换使用的分子筛纯化器1#或2#，空气中的水、二氧化碳、C2H2、部分碳氢化合物及残留的水蒸汽被吸附，净化后的空气，进入主换热器、增压机、膨胀机增压端等。
吸附器的再生分四步进行：
排压、加热、吹冷、充气，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。
纯化器的切换时间约为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～20℃，然后分五路：
①一路空气在低压主换热器中与返流气体（纯氮气、压力氮气、污氮等）换热达到接近空气液化温度约-173℃后进入下塔进行精馏；②另一路空气进入增压空气压缩机进行增压，压缩后的这部分空气又分为二部分：
相当于膨胀空气的这部分空气从增压空气压缩机的Ⅰ段抽出，经膨胀机的增压机增压后进入高压主换热器，在高压主换热器内被返流气体冷却至152K（-121℃）时抽出，进入膨胀机膨胀制冷，膨胀后的空气经汽液分离器分离后气体部分进入下塔，液体经节流后送入粗氩冷凝器。
另一部分继续进增压空气压缩机的Ⅱ段增压，从增压空气压缩机的Ⅱ段抽出后进入高压主换热器，与返流的液氧和其他气体换热后冷却至106K（-167℃），经节流后进入下塔中部；③第三路空气从分子筛纯化系统后空气管道上抽出作为用户工厂空气使用；④第四路空气从增压机组第一级抽出经过减压阀减压至0.7MPa作为用户的仪表空气使用；⑤第五路少量空气进入本空分的仪表控制系统,作为仪表气源。
来自增压机出口的高压空气压力和来自膨胀机增压端出口的空气进入高压板式换热器,与返流的低温介质包括高压液氧、污氮气、压力氮气进行逆流换热，来自膨胀机增压端的
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