煤化工空分系統(tǒng)介紹

空分基礎(chǔ)常識(shí)目錄一、對(duì)空分的初步認(rèn)識(shí)二、制取氧氮的三種方法三、空分工藝流程方框圖五、空氣分離工藝原理六、制氧工藝流程的選擇七、空分設(shè)備的選型和材質(zhì)的選擇八、如何確定空分裝置的規(guī)模九、空分裝置的安全性結(jié)束語(yǔ)一、對(duì)空分的初步認(rèn)識(shí)

1、空氣是一種均勻的多組分混合氣體，其中氮占78.7%，氧占20.95%，氬占0.932%，另外還有微量的水蒸氣、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、灰塵等。

2.氧氣廣泛用于鋼鐵、有色金屬、化工、能源、機(jī)械、國(guó)防、醫(yī)療行業(yè)，在本項(xiàng)目主要用于氣化爐，是煤氣化的氣化劑之一，與煤、水蒸氣反應(yīng)生成粗合成氣；少量用于硫回收工段和尾氣回收工段。

3.氮?dú)鈴V泛用于冶金、電子與石油工業(yè)、化工、食品、醫(yī)療、高科技行業(yè)，在本項(xiàng)目主要作為保護(hù)氣、置換氣、汽提氣，用在全廠各工段。4、氬氣用于金屬冶煉、機(jī)械、電子、照明等行業(yè)，在本項(xiàng)目中沒(méi)有使用。5、空氣分離，簡(jiǎn)稱空分?？辗肿鳛楣霉こ痰囊徊糠郑饕蝿?wù)是為氣化工段提供純氧。并為全廠各個(gè)工段提供符合標(biāo)準(zhǔn)的儀表空氣、工藝空氣和不同壓力規(guī)格的氮?dú)狻８碑a(chǎn)品為液氧、液氮、液氬，可作為產(chǎn)品出售，提高投資收益。生產(chǎn)過(guò)程中排放的冷凝液送到脫鹽水站，回收利用。二、制取氧、氮的三種方法

1、深度冷凍法。從空氣中提取氧、氮和稀有氣體的技術(shù)。先將空氣通過(guò)壓縮、膨脹、降溫，直至空氣液化，再利用氧氮的氣化溫度(沸點(diǎn))的不同，沸點(diǎn)低的氮?dú)庀鄬?duì)于氧要容易氣化這個(gè)特性，在精餾塔內(nèi)讓溫度較高的蒸汽與溫度較低的液體不斷相互接觸，液體中的氮較多的蒸發(fā)，氣體中的氧較多的冷凝，使上升蒸汽中的氮含量不斷提高，下流液體的氧含量不斷地增加，以此實(shí)現(xiàn)空氣中氧氮的分離。要將空氣液化，就需要將空氣冷卻到

-173℃以下，這種制取高純度產(chǎn)品的方法叫做深度冷凍法，而利用沸點(diǎn)差將液空分離的過(guò)程就是精餾過(guò)程。由于提取產(chǎn)品純度高，裝置可以大型化，普遍應(yīng)用于空分行業(yè)。２、變壓吸附法。利用分子篩對(duì)不同的分子具有選擇吸附的特點(diǎn)，有的分子篩對(duì)氮具有較強(qiáng)的吸附性能，讓氧分子通過(guò)，因而獲得純度較高的氧氣；有的分子篩對(duì)氧據(jù)有較強(qiáng)的吸附性能，讓氮分子通過(guò)，因而獲得純度較高的氮?dú)?。由于吸附劑的吸附量有限，?dāng)吸附某種分子達(dá)到飽和時(shí)，就沒(méi)有繼續(xù)吸附的能力，需要將被吸附的物質(zhì)趕掉，才能恢復(fù)吸附能力，這一過(guò)程叫再生。為了保證連續(xù)供氣，需要兩個(gè)以上的吸附塔交替工作。再生的方法可采用加熱提高溫度的方法（ＴＳＡ），或降低壓力的方法（ＰＳＡ）。這種方法流程簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行成本較低，但不能獲得高純度的產(chǎn)品，氧純度通常在93%左右，適合配套于氧氣用量不大，產(chǎn)品純度要求不高的裝置。。

３、膜分離法。利用有機(jī)物聚合膜的滲透選擇性，當(dāng)空氣通過(guò)薄膜或中空纖維膜時(shí)，氧分子穿透薄膜的速度約為氮分子的４－５倍，從而實(shí)現(xiàn)氧氮的分離。這種方法裝置簡(jiǎn)單，操作方便，啟動(dòng)快，投資少，氮富氧濃度一般適宜在35%左右，規(guī)模也只適宜于小型裝置，用于富氧燃燒和醫(yī)療保健等方面。三、空分工藝流程方框圖原料空氣過(guò)濾壓縮預(yù)冷純化換熱精餾儲(chǔ)槽儀表、工藝氣液體產(chǎn)品外售氧氣氮?dú)饫淠夯厥账摹⒖諝夥蛛x工藝原理精餾原理：利用兩種物質(zhì)的沸點(diǎn)的不同，多次的進(jìn)行混合蒸汽的部分冷凝和混合液體的部分蒸發(fā)的過(guò)程，以達(dá)到將混合物中組分分離的目的?？諝獾蜏胤蛛x是利用多塔低溫精餾工藝從壓縮空氣中制取高純度的氧、氮、氬產(chǎn)品。壓縮空氣經(jīng)過(guò)分子篩吸附器，除去所含的雜質(zhì)，包括水、CO2、碳?xì)浠衔锏?。再?jīng)換熱器被冷卻至低溫，在精餾塔中可分離為氧、氮、氬等產(chǎn)品。裝置所需冷量主要由增壓透平膨脹機(jī)和節(jié)流閥制取。五、空分主要配套設(shè)備1、壓縮機(jī)、增壓機(jī)：利用外部輸入的功將氣體的壓力能提高的機(jī)器，應(yīng)用于化工工藝流程，氣體輸送及動(dòng)力工程。本項(xiàng)目空分車(chē)間采用離心式壓縮機(jī)，適用于大流量低壓比的場(chǎng)合，具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)。2、汽輪機(jī)：是用蒸汽來(lái)做功的旋轉(zhuǎn)式熱能動(dòng)力機(jī)械，具有效率高、功率大、轉(zhuǎn)速容易控制，壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。在本項(xiàng)目空分車(chē)間用于拖動(dòng)空壓機(jī)和增壓機(jī)。3、汽輪機(jī)、空壓機(jī)、增壓機(jī)及附屬設(shè)備占空分總投資的50%左右。4、空冷塔、水冷塔：對(duì)空氣體預(yù)冷、洗滌。5、吸附器：吸附空氣中可燃?xì)怏w成分和易凍結(jié)成分。6、分離塔：實(shí)現(xiàn)空氣分離，包括換熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和產(chǎn)品輸送、儲(chǔ)存系統(tǒng)。六、制氧工藝流程的選擇附表:內(nèi)壓縮、外壓縮比較附圖：典型空氣循環(huán)、膨脹空氣進(jìn)下塔工藝流程序號(hào)對(duì)比的項(xiàng)目?jī)?nèi)壓縮流程外壓縮流程1由壓力氧引起的危險(xiǎn)性較小較大2由烴濃縮引起的危險(xiǎn)性較小較大3裝置的一次性投資略低略高4長(zhǎng)期的維護(hù)使用費(fèi)用較少較多5占地面積較小較大6氬提取率較高較低7液體產(chǎn)量較多較少8連續(xù)供氧的可靠性較好較差9氧提取率略低（約低1～2﹪）略高10能耗較高（約高3～7﹪）較低11啟動(dòng)時(shí)間較短較長(zhǎng)12變工況運(yùn)行的靈活性較差較好七、如何確定空分裝置的規(guī)?？辗忠?guī)模的大小主要取決于氣化爐的產(chǎn)量、爐型和煤質(zhì)情況。氣化裝置與空分裝置的關(guān)系。正常生產(chǎn)時(shí)氣化負(fù)荷的變化影響到空分裝置的負(fù)荷?？辗盅b置的變負(fù)荷范圍是70%-110%，機(jī)組的變負(fù)荷范圍是75%-105%.如果說(shuō)煤質(zhì)變化較大，灰分增加較多，那么氣化的比氧耗就要增加。八、空分設(shè)備的選型和材質(zhì)的選擇本項(xiàng)目空分為八萬(wàn)以上等級(jí)，該等級(jí)壓縮機(jī)組完全依靠進(jìn)口，空分裝置中精餾塔、板式換熱器、中壓膨脹機(jī)、液體泵和一些關(guān)鍵的閥門(mén)進(jìn)口外，其余可國(guó)產(chǎn)化。機(jī)組、裝置的控制系統(tǒng)和分析儀表需要進(jìn)口?？辗盅b置中靜設(shè)備使用材質(zhì)為碳鋼、不銹鋼、鋁鎂合金

、純鋁等，沒(méi)有特殊鋼材。閥門(mén)的選型和選材。九、空分裝置的安全性環(huán)境對(duì)空分裝置的影響對(duì)主冷構(gòu)成主要威脅的物質(zhì)是隨空氣一起帶入冷箱的乙炔、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、氧氮化合物，這些物質(zhì)在主冷內(nèi)（某些死角）集聚，流動(dòng)摩擦產(chǎn)生靜電，造成空分塔爆炸。

制氧機(jī)爆炸發(fā)生的部位