制氧培训.docx

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制氧培训

湛江晨鸣浆纸有限公司

化工专业

（制氧车间）

培训教材

2012年02月

（第一版）

目录

第一章工艺流程.......................................................................................................................5

第二章工艺原理.......................................................................................................................6

第三章工艺物料的性质............................................................................................................7

第一节原料列表........................................................................................................................7

第二节原料特征........................................................................................................................7

第四章空气压缩系统……………………………………………………………………………………………………………8

第一节空压机结构图……………………………………………………………………………………………………………8

第二节压缩原理…………………………………………….……………………………………………………………….…..8

第三节压缩机轴承结构图…………………………….…………………………………………………………………....9

第四节叶轮结构图……………………………………………………………….………………………………………..….10

第五节空压机操作原理……………………………………………………………………………………………………..10

第五章预冷系系统……………………………………………………………………………………………………………..13

第一节空冷塔与水冷塔的结构………………………………………………………………………………………....13

第二节工作原理…………………………………………………………………………………………………………….…..13

第三节操作步骤………………………………………………………………………………………………………….....….13

第六章纯化系统………………………………………………………………………………………………………………….14

第一节纯化系统结构………………………………………………………………………………………………………….14

第二节工作原理………………………………………………………………………………………………………..……….14

第七章增压膨胀系统………………………………………………………………………………………………………….15

第一节透平膨胀结构………………………………………………………………………………………………………….15

第二节工作原理………………………………………………………………………………………………………..……….15

第三节透平膨胀机工作流程图………………………………………………………………………………..………..16

第四节膨胀机操作规程……………………………………………………………………………………………..………16

第八章分馏塔系统……………………………………………………………………………………………………………..20

第一节分馏工作原理…………………………………………………………………………………….……………..…….20

第二节分馏塔积液与影响氧纯度分析………………………………………………………………………….……20

第九章氧压机系统……………………………………………………………………………………………………………..22

第一节工作原理………………………………………………………………………………………………………..…….…22

第二节氧压机操作规程……………………………………………………………………………………………..……...22

第十章低温贮存系统..............................................................................................................25

第一节低温泵结构……………………………………………………………………………………………………………..25

第二节工作原理……………………………………………………………………………………………………………..….25

第三节低温泵操作规程…………………………………………………………………………………………………..…25

第十一章设备故障处理措施......................................................................................................27

第一节空压机故障处理..........................................................................................................27

第二节供气停止……………………………………………………………………………………………………………..….35

第三节供电中断处理..............................................................................................................35

第四节增压透平膨胀机故障处理.........................................................................................36

第五节仪表空气中断处理措施.............................................................................................36

第六节阀门故障…………………………………………………………………………………………………….……….....36

第七节低温液体泵故障…………………………………………………………………………………………….….……37

第八节氧压机故障及处理......................................................................................................39

第九节纯化系统故障及处理..................................................................................................41

第十二章工艺品安全处理措施..................................................................................................42

第一节安全概述......................................................................................................................42

第二节安全措施......................................................................................................................42

第三节化学药品的危害及处理措施......................................................................................44

第十三章控制要点......................................................................................................................45

第一节冷却阶段控制要点......................................................................................................45

第二节积液和调整控制要点..................................................................................................47

第三节全系统加温控制要点…………………………………………………………………………………….....…..48

第十四章事故案例.....................................................................................................................50

第一节分子筛进水事故.........................................................................................................50

第二节全系统停车事故.........................................................................................................50

第三节膨胀机联锁事故.........................................................................................................50

第四节河南威龙空分集团公司冷箱扒砂事故.....................................................................52

第五节3.27沙钢制氧厂氧气管道爆炸事故.........................................................................52

第六节多伦（3#）58000空分装置爆管漏液事故..............................................................52

空气分离

第一章工艺流程图

第二章工艺原理

该空分装置是一套常温分子筛吸附带增压透平膨胀机流程的内压缩

空分装置。

其工艺流程简述如下：

空气经自洁式空气过滤器，过滤掉尘埃和机械杂质后进入空气压缩机，压缩后进入空气预冷系统。

空气在空气预冷系统中被空气冷却塔降温，并分离掉游离水分，然后进入分子筛纯化系统。

分子筛纯化系统由两台吸附器、两台电加热器等组成。

两台吸附器切换使用，当一台工作时，另一台被分馏塔来的污氮气经电加热器加热再生，电加热器一用一备。

空气中的水分、二氧化碳等经纯化器的活性氧化铝和分子筛除掉后进入分成四路：

一路进入分馏塔中，通过调节蝶阀进行流量分流，分配进入两个主换热器。

空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度（-170℃）后进入下塔。

另一路空气（~4500Nm3/h）作为膨胀气体，经膨胀机增压端增压并经冷却器冷却后也进入主换热器与返流气体换热，这部分空气被冷却至-113℃左右，从主换热器中部抽出，经透平膨胀机进行制冷，膨胀后的空气进入上塔中部参与精馏，多余部分泄放至污氮管。

第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气。

第四路少量空气去分馏塔加温管路，作为加温用气。

空气在精馏塔下塔内经过精馏得到液氮以及富氧液空；从下塔中部抽取部分液空过冷后节流作为上塔回流液；液氮经过冷后一部分节流作为上塔回流液，一部分节流进行气液分离后得到的液氮，作为液体产品输出；还有一部分液氮节流后作为精氩冷凝器的冷源。

富氧液空从下塔底部导出后进入过冷器，被从上塔来的污氮气冷却过冷，经节流后作为回流液进入上塔。

下塔顶部得到的中压氮气一部分在冷凝蒸发器中被液氧冷凝，被冷凝下来的液氮分别作为下塔、上塔的回流液。

进上塔各物料经精馏后得到低压污氮气、液氧、氧气。

液氧从冷凝蒸发器抽出，一部分直接送往液体贮槽贮存；氧气经主换热器复热后作为产品气。

污氮气从上塔顶部抽出，依次通过过冷器、主换热器，复热后其部分进入分子筛纯化系统，作为分子筛再生气，其余部分送往水冷却塔降温。

第三章工艺物料的性质

第一节原料特征

空气主要由氮和氧组成，在气体状态，它们是均匀地混合在一起的。

空气中除氧、氮外，尚有氩、氖、氦、氪、氙等气体，这些气体化学性质稳定，在空气中含量甚少，在自然界中也不易得到，故而常称之为稀有气体或惰性气体。

另外，空气中还含有少量的水份、二氧化碳、乙炔等气体，这些杂质气体，虽然数量不多，但危害不小，水分、二氧化碳在空气液化前最先冻结成固体颗粒，在空分装置内会堵塞阀门、管道及塔板的筛孔，还会磨损机器，影响传热，使空分装置不能正常运转。

乙炔则是引起空分装置爆炸事故的主要原因之一，因而在空分装置的运行中必须引起高度重视，并予以消除之。

1.氧

氧是一种无色、无嗅、无味、无毒的气体，它与一定比例的可燃性气体（乙炔、氢、甲烷）混合，能形成爆炸性混合物；氧还具有强烈的助燃作用，氧的浓度越高，燃烧也就越剧烈。

空气中的含氧量只要增加4%，就会导致燃烧显剧加剧，包括金属在内的许多物质在普通大气中不会点燃，但在具有较高浓度氧的情况下，便能燃烧起来。

可燃性物质在氧浓度较高的情况下，容易引起自然，甚至爆炸。

浸透氧的衣物极易着火（例如由静电荷产生的火花），并会极其迅速地燃烧起来，若不加以驱氧，在相当长的时间内都会有此危险。

2.氮

氮是无色、无嗅、无味、无毒的气体，在氮或氩浓度较高的情况下，人一旦吸入，由于缺氧，会导致窒息，以致受害者在事先没有任何不舒服表示的情况下，很快失去知觉，造成生命危险。

氮和氩能抑制燃烧，因而氮和氩在许多场合可作易燃和易爆物质的保护气。

在空分装置的保冷箱内充以干燥氮气，保持一定压力，可以排除湿气的防止氧的积累。

氖、氦、氪、氙等稀有气体也具有和氮及氩相似的性质。

第四章空气压缩系统

第一节.空压机结构图

压缩元件由叶轮、扩压器和蜗壳等组成，大/小齿轮的轴靠轴承来承受其轴和径向力，气封和油封来现实压缩空气的无油运行。

中间冷却器位于每级压缩无件之间，第个中间冷却器都具有冷凝水分离的功能，用于除去压缩气体在被冷却之中产生的冷凝水。

第二节.压缩原理

离心压缩机吸入气体后将其压缩，使其压力增加（即动能转化为压力能）。

电机旋转带支齿轮及转子轴，然后使叶轮获得旋转动力。

外部气体被吸入叶轮进口。

然后由于叶轮的运转时的离心力使吸入气体被加速并流向叶轮的顶端。

高速的气体通过叶轮流向扩压器，在扩压器内因区域面积的改变，通过膨胀使气体流速减慢同时压力升高。

同样当气流经蜗壳时，也因为流道面积的逐渐增大，气流速度逐渐减小使气体压力得到提高。

第三节.压缩机轴承结构图

第四节.压缩机叶轮结构图

叶轮是通过来自电机的机械旋转动能，沿轴向吸入气体。

将气体压缩后再沿径向排出。

第五节.空压机操作规程

一．操作前的准备

1）保持电机机身清洁无渗漏现象，并检查电机轴承的油位,油位一般为1/2至2/3之间。

2）检查空压机油箱的油位，油位保持在1/2至2/3之间；在气温较低的情况启动时应先打开油加热器开关（预设为自动工作模式）。

3）检查各运转部位有无工具和杂物，并清扫干净；电机长时间不使用（超过一星期），再次启动时应卸下联轴节保护罩进行手动盘车数转无明显阻卡现象再进行正常起动。

4）检查进出各冷却系统（一级中冷器，二级中冷器,油冷却器，）阀门是否开启并保持冷却水压力为0.3≤P≤0.5Mpa；冷却水进口温度不大于33℃。

5）检查中冷器疏水阀是否关闭，保证启动前处于关闭状态。

6）开启仪表气源阀门并检查气源压力保持4kg/m2以上,仪表气源要求干净、干燥、无尘且温度低于40℃。

7）检查380伏电源与10000V高压电源是否合闸，10000V高压为远程位置点。

8）检查低压柜白色电源指示灯是否点亮，灯亮表示低压柜就位，否则查明原因并排除故障。

9）长时间停机或在天气潮湿的天气启动时应开启电机加热器开关对电机烤机30分钟左右。

二．起动前操作程序

1）手动开启进气阀门、放空阀门

进入模式菜单中手动检测阀门，看控制面板的指示与阀门实际位置是否一致，测试完毕，进气阀门置于全关自动位置，放空阀门置于全开自动位置。

2）手动开启辅助油泵

进入测试菜单中手动检测辅助油泵，查看系统油压（2.4kg/m2±2）、油温（23.3度以上）是否符合要求，查看管路是否有泄漏，测试完毕，辅助油泵置于标准状态。

3）检查显示屏中有无报警指示并排除故障，按下RESET进行复位否则将无法启动，拉出紧急停止开关进行正常启动。

4）轻轻用手按下触摸屏中的START框并进行确认，空压机将进入起动运行程序。

5）空压机启动成功建立压力和电流后，打开中冷器疏水阀排放冷凝水并逐渐缓缓打开系统管路的截止阀进入工作状态。

三．运行管理

1）操作人员应经常注意空压机的运转情况，记录下各时段空压机运行参数，特别是下列几个项目。

a）气源压力状态；

b）润滑油油位。

c）压缩机或电动机声响；

d）系统有无漏气现象；

2）记录空压机的运行参数，有无任何异常情况。

机器正常运行时一定要确保中冷器疏水阀畅通，保证冷凝水的排放畅通，否则会使冷凝水进入下一级叶轮压缩，造成液击，甚至空压机损坏严重。

3）注意观察各仪表指示、各部油位、油温、油压、振动、级间温度及气压等，应符合说明书规定的要求。

4）停机

a）提前5分钟打开中冷器疏水阀。

b）逐渐缓缓关闭汽水分离器后的截止阀，使空压机处于自动调节状态下运转。

c）轻轻用手按下触摸屏中的STOP框并进行确认，空压机将停止运行，辅助油泵自动起动。

d）在辅助油泵运行期间应注意保证气源持续稳定，15分钟后辅助油泵会自动停止，之后才按下紧急按钮。

e）关闭10000V高压电源开关。

5）紧急停机

a）紧急情况下，直接按下紧急停止开关停止空压机。

b）非紧急情况下，请勿使用紧急停止开关停机，频繁使用紧急停止开关停机，即让空压机在喘振工况下停机，会对空压机造成损害。

注意事项

1严禁在无气源或气源不稳定情况下运行辅助油泵！

2机器正常运行中，一定要确保中冷器及汽水分离器疏水阀畅通！

第五章预冷系统

第一节.空冷塔与水冻塔结构工作流程图

第二节.工作原理

不设冷冻水机组的空气预冷系统流程图2—5所示。

来自空压机高温空气进入空冷却塔的下部，与从常温水泵的冷却水在下段逆流直接接触，进行热质交换得到初步冷却，再上升到上段与来自水冷却塔经低温水泵升压的冷却水进一步热质交换后出空气冷却塔。

常温供水分两路：

一路直接进空冷却塔下段，另一路从水冷却塔进入与干燥的污氮（纯氮）热质交换后作为低温冷却水进入冷却塔上段。

两路水与空气换热后在空气冷却塔下部汇集出空气冷却塔。

污氮（或纯氮）则从水冷却塔敞口顶部放空。

第三节.操作步骤

各电滋阀送上电，先给水冷却塔注入合适水位，空气进入空气冷却塔压力达到0.4MPA，启动冷却水泵向空气冷却塔注水，接着启动冷冻水泵注水与空气进行热交换将空气冷却到15度以下方可，空气冷却塔回水阀门投自动。

控制好水泵流量。

第六章纯化系统

第一节.纯化系统结构流程图

第二节．工作原理

分子筛纯化系统由两台吸附器、两台电加热器等组成。

两台吸附器切换使用，当一台工作时，另一台被分馏塔来的污氮气经电加热器加热再生，电加热器一用一备。

空气中的水分、二氧化碳等经纯化器的活性氧化铝和分子筛除掉后。

再生分为四个步骤：

一.泄压。

二.加热。

三.冷吹。

四.均压。

四个小时切换一次。

第七章.增压膨胀系统

第一节.增压膨胀系统结构图

第二节.工作原理

透平膨胀机是一种高速旋转的热力机械，它是利用工质流动时速度的变化来进行能量转换的，因此称为速度型膨胀机。

它是由膨胀机通流部分，制动器及机体三部分组成。

工质在透平膨胀机的通流部分中膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。

膨胀机工质由进气管进入蜗壳，被均匀地分配进入喷嘴，经过喷嘴膨胀，降低了压力和温度后进入工作轮，在工作轮中工质进一步膨胀做功，然后经由扩压器排入膨胀机的出口管道，而膨胀功则由和工作轮相连的主轴向外输出。

由膨胀机主轴输出的能量可被用来驱动1台压缩机或1台发电机。

如果输出的能量较小，则可用风机或油制动器来平衡能量，以使透平膨胀机有一个稳定的运行条件。

第三节．膨胀机工作流程图

第四节.膨胀机操作规程

一．启动前的检查：

1）油箱液面指示正常。

2）加温气体阀门关闭。

3）喷咀叶片关闭。

4）紧急切断阀关闭。

5）膨胀机进出口阀门关闭。

6）轴承温度：

无论哪个轴承温度只要低于15℃，就必须通入润滑油加温轴承（注意：

必须先通入密封气），如仍不凑效，则必须用加温气体加温膨胀机。

7）滤油器清洁，供油系统工作正常。

8）增压机回流阀全开（为膨胀机启动条件）。

二．启动膨胀机

1）接通密封气，其压力应≥0.2MPa。

2）接通仪电控电源。

3）启动油泵

4）对油冷却器通入冷却水，同时对气体冷却器通冷却水。

5）开膨胀机出口阀门，同时应使密封气供入膨胀机端压力达到要求。

6）开膨胀机进口阀门。

7）开紧急切断阀。

8）逐渐打开喷咀，使其开度为设计工况时的开度，机器开始运转，很快达到工作转速的一半。

9）逐渐关小增压机回流阀，使转速升至工作转速。

10）启动后随着膨胀机进气温度下降，转速也会下降，所以要经常调节增压机回流阀的开度，直至达到设计工况为止。

11）启动期间要随时检查轴承温度，喷咀出口压力及整机运行情况