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1、 目 录 目 录 1. 概述-第 3 页 1.1 主要指标-第 3 页 1.2 基本原理和过程-第 4 页 1.3 工艺流程概述-第 8 页 2. 部机-第 10 页 2.1 过滤器-第 10 页 2.2 冷却塔-第 10 页 2.3 纯化器-第 10 页 2.4 热交换器-第 10 页 2.5 精馏塔-第 11 页 2.6 透平膨胀机-第 11 页 2.7 汽液分离器-第 11 页 2.8 消声器-第 11 页 2.9 加热器-第 11 页 2.10 离心式液体泵-第 11 页 2.11 柱塞式液体泵-第 11 页 2.12 水泵-第 11 页 2.13 阀门-第 11 页 拟 制 审 核
2、打 印 校 对 批 准 提出单位杭氧股分设计院3. 空分设备的启动-第 15 页 3.1 起动应具备的条件-第 15 页 3.2 起动准备-第 15 页 3.3 冷却阶段-第 15 页 3.4 积液和调整阶段-第 33 页 3.5 装置安全操作措施-第 42 页 4. 装置的管理-第 47 页 4.1 正常操作-第 47 页 4.2 维护-第 48 页 4.3 故障及其排除-第 52 页 5. 停车和加温-第 53 页 5.1 停车和重新起动-第 53 页 5.2 分馏塔全面加温-第 57 页 6. 安全规程-第 62 页 6.1 空气及空气组份的一般特性-第 62 页 6.2 安全注意事项-
3、第 62 页 6.3 安全措施-第 64 页 6.4 绝热材料的使用-第 64 页 1.概述 1.1 主要指标 主 要 指 标 单 位第一工况(设计工况)第二工况 第三工况 原料空压机排气量 Nm3/h 147000 147000 147000 出口压力 MPa(A)0.615 0.615 0.615 增压空压机排气量 Nm3/h 86000(一级)83600(一级) 82700(一级) Nm3/h 35500(二级)39500(二级) 38300(二级) 出口压力 MPa(A)2.16(一级)2.16(一级) 2.16(一级) 5.77(二级)5.77(二级) 5.77(二级) 氧气产量 N
4、m3/h 27000 29000 28000 压力(出冷箱) MPa(G)3.0 3.0 3.0 纯 度 %O2 99.6 99.6 99.6 液氧产量 Nm3/h 2300 300 1300 纯 度 %O2 99.6 99.6 99.6 氮气产量 Nm3/h 28000 28000 28000 纯 度 ppmO2 5 5 5 压力(出冷箱) KPa(G)10 10 10 压力氮气产量 Nm3/h 1000 1000 1000 纯 度 ppmO2 5 5 5 压力(出冷箱) MPa(G)0.45 0.45 0.45 液氮产量 Nm3/h 800 1800 1800 纯 度 ppmO2 5 5
5、5 气氩产量 Nm3/h 580 / 1100 纯 度 %Ar 99.999 / 99.999 PPmO2 2 / 2 PPmN2 3 / 3 压力(出冷箱) MPa(G)3.0 / 3.0 液氩产量 Nm3/h 600 1100 / 纯 度 %Ar 99.999 99.999 / PPmO2 2 2 / PPmN2 3 3 / 压力(出冷箱) MPa(G)0.1 0.1 / 仪表空气 Nm3/h 400 400 400 1.2 基本原理和过程 空气分离的基本原理， 是利用液化空气中各组份沸点的不同而将各组份分离开来。要达到这个目的，空分装置的工作包括下列过程: (1) 空气的过滤和压缩 (2
6、) 空气中水份和二氧化碳的清除 (3) 空气被冷却到液化温度 (4) 冷量的制取 (5) 液化 (6) 精馏 (7) 危险杂质的排除 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，进入分子筛吸附器的空气温度约为17。分子筛吸附器成对切换使用，一只工作时另一只再生。 1.2.3 空气被冷却到液化
7、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温节流效应而获得的。 1.2.5 液化 在起动阶段，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:起动时，大部分气体也是在主冷中被冷却至
8、液化温度而被液化的)。 1.2.6 精馏 空气中主要组份的物理特性如下表 1.1 和表 1.2 表 1.1 名 称 化学符号 体积百分比 重量百分比 氮 N2 78.09 75.5 氧 2 20.95 23.1 氩 Ar 0.932 1.29 二氧化碳 C2 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 比 重 临 界 点 名称 化学符号 气化温度 熔化温度Kg/m3 Kg/l 10-1Mpa(G) 氮 N2 -195.8 -209.86
9、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 空气中 99.04%是氧气和氮气，0.932%是氩气,它们基本不变。氢、二
10、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
11、。 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。由于在氧氮混合物中，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氧气。 上升气体和下流液体在塔板（填料）上的热质交换过程可从图 1.1 中理解:液体沿塔板（填料）逐渐向下流，蒸汽自下而上沿塔板（填料）上升，互不平衡的蒸汽和液体接触，液体处于点 2 状态，蒸汽
12、处于点 1 状态，二者温差t。蒸汽与液体在塔板（填料）上混合，发生热交换，液体受热蒸发，较多的氮组份逸至蒸汽中，其内氧组份增加，液体温度上升，状态由点 2 变至 2 ，蒸汽冷凝，较多的氧组份冷凝至液体中，蒸汽中氮组份增加，蒸汽温度下降，状态由点 1 变至点1 。当蒸汽与液体温度相等时，蒸汽和液体处于平衡状态（点 2和点 1 ） ，如此下去，蒸汽经过层层塔板（填料）愈往上氮的浓度愈高，液体愈往下氧的浓度愈高，最后可得到纯度较高的液氧和氮气。 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、液氮和污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送出，而氮气由上塔顶部抽出经主换热器复热到常温后送出。
