制氧工艺教学提纲

《制氧工艺教学提纲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制氧工艺教学提纲（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 制氧机组是采用全低压 双高带氩流程 规整填料塔 全精馏 无氢 制氩和快速变负荷的工艺流程 本工艺流程特点是 安全可靠 操作稳定 能耗低 维修量少 寿命长 空气首先经空气过滤器出来的流程空气被去除了尘埃和其他机械杂质 经过空压机的三级压缩之后 空气压力达到0 5 0 6Mpa左右 此时 空气温度为80 90 压缩 空气从空压机出来后 进入空冷塔 空冷塔的工作过程如下 冷冻水 10 从塔的顶部注入 冷却水 30 从中部注入 空气从塔的下部进入 自下而上与向下喷淋的水进行热交换 从塔顶出来的空气被冷却至 10 左右进入分子筛 其中 冷冻水是通过氮冷塔将来自管网的常温水进行冷却 常温水从上部进入该塔

2、 自上而下喷淋 与来自空分塔的污氮进行热交换 同时由于蒸发吸热 将常温水冷却至10 左右 如果温度达不到工艺要求 可经冷冻机组 K2476 进一步冷却 冷却后的空气进入由两只充填分子筛的纯化器所组成的吸附系统 空气中的水分 二氧化碳和碳氢化合物被吸附之后 进入冷箱 这两个纯化器交替运行 当一只在运行的时候 另一只被来自冷箱的污氮再生 在刚开工的时候没有污氮产生 则暂时使用空气进行再生 所谓再生就是吸附的逆过程 由于吸附剂吸饱被吸组分以后 就失去了吸附能力 必须采取一定的措施 将被吸组分从吸附剂表面赶走 恢复吸附剂的吸附能力 这就是 再生 再生是利用吸附剂高温时吸附容量降低的原理 把加温气体 污

3、氮 通入吸附剂层 使吸附剂温度升高 被吸组分解吸 然后被加温气体带出吸附器 再生温度越高 解吸越彻底 这种再生方法叫加温再生或热交变再生 常规再生时 污氮在蒸汽加热器中加热后送到电加热器加热到220度左右 再进入分子筛对其进行加热 分子筛再生主要分四个步骤 卸压 加温 冷吹 均压 以A台工作B台再生为例说明分子筛的再生过程 卸压 污氮的进出口阀YS2642 YS2604 YS2648关闭 空气的进出口阀YS2622 YS2628也关闭 卸压阀YC2640缓慢打开 HIC2640全开 卸压过程需要10分钟左右 卸压过快会冲击分子筛 加热 此时污氮的进出口阀门YS2642 YS2648 YS260

4、4全部打开 被加热的污氮气 220 将分子筛中水分 二氧化碳 碳氢化合物活化出来 以便再次吸附 冷吹 冷吹的时候阀门位置和加热过程一样 只是此时的污氮未被加热 经过分子筛的污氮从放散塔N2653放空 升压 升压时所有阀门全部关闭 均压阀PIC2625缓慢打开 18分钟后B台分子筛压力与A台相同 升压过程结束 可以切换 进入下一个周期 B台运行 A台再生 分子筛再生气的加热系统主要由三部分组成 蒸汽加热器 电加热器和蓄热器 其中蓄热器是在冷吹 升压 卸压三个过程中储蓄热能 即从电加热器出来的再生气体自上而下进入蓄热器 气体从底部出来经放散塔放空 这样热量被蓄热器吸收 而在加热过程中则释放热能 补

5、充热量的不足 分子筛再生气的加热系统 空气精馏 精馏 利用两种物质的沸点不同 多次地进行混合蒸汽的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程 最终达到分离的目的 空气分离的基本原理 利用低温精馏法 将空气冷凝成液体 然后按各组分蒸发温度的不同将空气分离 标准大气压下 空气主要组分的液化温度如下 氮 195 8 氧 183 0 氩 185 9 经分子筛净化的空气直接进入冷箱 并在主换热器中与低温产品进行对流热交换而冷却至接近于露点温度 主换热器E3616的热端是氮气和空气 冷端主要是来自空分塔下塔的低温氮气和来自后备系统压力约30公斤的液氧 液氩产品 换热器E3119 E3124 E3117都是普通的换

6、热器 都是将空气冷却至露点温度 然后进入压力塔进行精馏 同时将从空分塔内取出来的低温气体进行复热 精馏塔内氧氮分离的过程 精馏塔分为上塔 低压塔 筛板塔 和下塔 中压塔 填料塔 而冷凝蒸发器是它们的连接纽带 压缩空气经清除水分 CO2 碳氢化合物 并在热交换器中被冷却及膨胀后 使空气接近露点 此时送入到下塔的下部 作为下塔的上升气 在冷凝蒸发器中冷凝的液氮从下塔的顶部流下去 作为回流液体 液氮的饱和温度低于压缩空气的饱和温度 即中压塔下部的上升蒸汽每经过一块塔板就遇到比它温度低的液体 那么接触后 气体本身的温度就要降低 并不断地有部分蒸汽冷凝成液体 在冷凝过程中 氧要比氮较多地冷凝下来 而露点

7、更低的氮气继续上升 于是上升蒸汽中含氮浓度就有所提高 这样一次一次地进行下去 到下塔顶部后 蒸汽中的氧绝大部分已被冷凝到液体中去了 其含氮浓度高达99 以上 下塔顶部的氮气分为三股 一股氮气进入主换热器E3616 热交换后 部分氮气进入低压膨胀机 另外一部分氮气进入循环氮压机 一 二级压缩后 得到10公斤的中压氮气 三 四级压缩后得到30公斤的高压氮气 五 六级压缩后得到70公斤的氮气 此部分气体进入中压膨胀机膨胀制冷后再次进入主换热器E3616 热交换的过程 获得冷量 多次循环 最终以液氮的形式进入下塔 另一股氮气经主冷凝蒸发器变为液态氮 这两股均作为下塔的回流液使用 最后一股氮气经过冷器E

8、3316变成液态氮 送到上塔顶部的液氮槽收集并作为上塔所需的回流液 下塔底部的富氧液空在过冷器 E3316 中过冷 然后分成两股 一股经过节流阀YC4112进入粗氩塔顶部粗氩冷凝器E4116 将粗氩塔顶部的氩气液化 而富氧液空一部分被气化 另一部分仍以液态形式存在 最终都送到上塔中部进行精馏 另一股首先进入粗氩再沸器 E4119 中换热 给液空降温 之后经过节流阀YC3201 1进入精氩塔冷凝器 E4118 中 除去部分氮气 此时富氧液空也是以气态和液态两形式存在 最终都进入上塔进行精馏 将液空经节流降压后送到上塔中部 作为进一步精馏的原料 液体下流时 氮较多的蒸发出来 于是下流液体中的含氧浓

9、度就不断的提高 最终达到上塔顶部得到纯氮气和液氮 底部得到含氧99 2 99 6 的液氧 另外从液空进料口至上塔底部塔板上的精馏是提高难挥发组分的浓度 叫提馏段 这部分液氧在冷凝蒸发器中吸热而蒸发成气氧 气态氧经粗氩塔底部 提纯后 一部分气氧作为产品引出 大部分作为上塔的上升气 再次精馏 从液氮进料口到液空进料口是为了进一步提高蒸气中低沸点组分 氮 的浓度 叫精馏段 如果需要纯氮产品还需要再次精馏 才能得到含氮99 99 的纯氮产品 分离到最后 在上塔底部得到液氧 顶部得到纯氮气和液氮 液氧和液氮经过过冷器 E3316 过冷后送入液体储罐 氮气做为产品复热后送给用户 在低压塔 T3212 的中

10、上部氮气纯度不高称之为污氮 低压塔 T3212 的中部有一段是氩馏份的富集区 提取的氩馏份进入粗氩塔除去其中的氧 然后再进入精氩塔中除掉剩余的氮 便得到纯氩 氩的精馏提取 因为冷箱的高度限制 粗氩塔被分成了两部分 粗氩塔 T4111 和精氩塔 T4112 内部都装有规整填料 在粗氩塔内 氧是通过低温精馏的方法去除的 精馏上塔及氩塔采用规整填料塔 操作简单 精馏效率高 负荷调节范围广 塔内的精馏阻力小 有利于节能降耗 与筛板塔相比节能约5 氩气的提取无需经过加氢净化过程 塔内可直接制取高纯度的氩产品 简化操作并提高机组运行的安全性 粗氩塔的投入 粗氩塔投入过程中 首先引出氩馏分预冷粗氩塔 然后逐

11、渐将液空送入粗氩冷凝器 随着粗氩塔的冷却 粗氩塔逐渐建立起精馏工况 其标志是粗氩塔的阻力 粗氩的纯度 氩馏分的取出量不断增加 直至达到正常指标 开始时 主冷液位可能略有下降 随着粗氩塔精馏的建立 主冷液位将会恢复 粗氩塔的原料气及冷源来自主塔又返回主塔 所以粗氩塔与主塔是密切相关 互相影响的 粗氩塔的投入需有以下条件 1 主塔工况稳定 2 氧 氮产品的产量和质量接近或达到正常值 3 氩馏分的含氩量接近正常 4 主冷液位较高 有充足的冷量 操作时应注意以下问题 1 氩在上塔的富集情况不是固定不变的 氧 氮产品纯度变化时 氩在上塔的分布将发生变化 氩馏分的组成也随之改变 氧纯度的变化对氩馏分组成的

12、影响比较敏感 氧纯度变化0 1 氩馏分的氩含量将变化0 8 1 氧纯度提高 富氩区将上移 馏分的含氩量下降 因此 应保持适宜的氧纯度 并保持稳定 以获得含氩量较高的馏分气 2 主冷液位的波动也会影响馏分的组成和取出量 经验表明 主冷液位波动为5 10cm 粗氩塔就会出现明显的反映 3 防止粗氩冷凝器发生氩冻结 由于操作调节不当 液空温度过低 冷凝器温差增大 就会在冷凝表面有氩固化 这时冷凝量减少 氩馏分的组成以及主塔提馏段的回流比都将改变 破坏了主塔的精馏 出现这种情况应首先停止粗氩塔的工作 提高粗氩冷凝器的温度 待解冻后重新逐渐将粗氩塔投入 4 注意馏分中的氮含量 当氮含量超过0 1 时不但

13、会使馏分的冷凝困难 还会使粗氩的氮含量增高 影响精氩塔的工作 因此 馏分中的氮含量一般不得大于0 01 总之 粗氩塔的投入的操作应该是逐渐增加粗氩冷凝器的负荷 过快的操作将适得其反 使整个系统发生波动 粗氩塔 粗氩塔的气源 来自低压塔 T3212 提取的氩馏分 也称为氩富集气 粗氩塔的冷源 来自中压塔 T3211 下部的富氧液空换热器 3316 经过粗氩泠凝器作为冷源 氩馏分从低压塔 T3212 提取此时氩的含量为9 12 温度 186 左右 从粗氩塔底部进入 通过粗氩塔精馏将氧和氩分离 顶部氩成分被冷凝 一部分氩被抽到精氩塔 T4112 另一部分则通过粗氩泠凝器 富氧液空进入粗氩塔冷凝器 E

14、4116 该股液体在粗氩塔冷凝器的蒸发器侧几乎全被蒸发 通过从浴槽底部向低压塔排放液体来避免碳氢化合物在浴液中的积聚 其液体是否排放由该管道内温度值来确认 有了取样口 可测定浴液中碳氢化合物的含量 粗氩塔冷凝器为液体浸浴式 与主冷凝蒸发器相同 分为两股 一股作为回流液打回到粗氩塔 一股则到精氩塔进行氩 氮的分离 还有一部分含有少量氩的液态氩在粗冷塔底部通过粗氩泵P4565A B打回低压塔再一次进行精馏 精氩塔 从粗氩冷凝器E4116和粗氩塔出来的无氧的氩以气态形式进入精氩塔 作为精氩塔的原料 原料进入时温度为 183 至 184 与液空进行换热 液空温度 185 至 186 使氩与氮分离 液氩 一部分通过换热器 E4119 失冷后由气态变为气态 打回到精氩塔底部 液氩产品 LAR 能从精氩塔 T4112 底部抽出 输入贮槽 液氩的其中一部分由一个往复泵 P4568A B 进行压缩 达到所需压力 所压缩的液氩流入主加热交换器内 E3616 在流程气的作用下蒸发并加热 然后输入氩产品线 液氩 一部分通过换热器 E4119 失冷后由气态变为气态 打回到精氩塔底部 液氩产品 LAR 能从精氩塔 T4112 底部抽出 输入贮槽 液氩的其中一部分由一个往复泵 P4568A B 进行压缩 达到所需压力 所压缩的液氩流入主加热交换器内 E3616 在流程气的作用下蒸发并加热 然后输入氩产品线