第2个回答 2011-05-26
本空分装置采用分子筛吸附预净化、增压透平膨胀机提供装置冷量工艺。整套空分设备包括：空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、分馏塔系统、氧气压缩系统、氮气压缩系统、仪控系统、电控系统等。
2.1.1.空气过滤和压缩
空气首先进入自洁式空气过滤器，在空气过滤器中除去灰尘和其它颗粒杂质，然后进入主空压机，经过多级压缩、级间冷却器冷却后进入空冷塔。
2.1.2.空气的冷却和纯化
空气在进入分子筛吸附器前在空冷塔中冷却，以尽可能降低空气温度减少空气中水含量从而降低分子筛吸附器的工作负荷，并对空气进行洗涤。进入空冷塔的冷却水来自循环水，进入空冷塔的冷冻水，在水冷塔中利用干燥的出分馏塔污氮气进行冷却，然后进入空冷塔上部。
分子筛纯化系统由两台分子筛吸附器和三台电加热器组成，分子筛吸附器吸附空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物，两台分子筛吸附器一台工作，另一台再生。再生气的加热在电加热器中完成。
2.1.3.空气的精馏
出吸附器的空气分为两股，一股直接进入主换热器冷却后进入下塔；另一股经过膨胀机增压端的压缩及后冷却器的冷却，再进入主换热器被冷却，经膨胀机膨胀后进入上塔。
下塔中的上升气体通过与回流液体接触含氮量增加。所需的回流液氮来自下塔顶部的冷凝蒸发器，在这里氧得到蒸发，而氮得到冷凝。
3.1.3.1下塔从上到下产生以下产品：
•纯液氮
•富氧液空
下塔各产品去向如下：
①富氧液空：
•经过冷器过冷后节流进入上塔，作为其回流液。
②压力氮气：
•压力氮气大部分进入主冷被冷凝为液体。
③纯液氮：
•一部分纯液氮在过冷器中过冷后送入上塔顶部作回流液。
•一部分纯液氮作为产品送出。
3.1.3.2在上塔从上到下产生以下产品：
•顶部产生纯氮气
•上部产生污氮气
•底部产生氧气与液氧
上塔各产品去向如下：
①纯氮气从上塔顶部抽出后经过冷器和主换热器复热至常温出冷箱：一股氮气经过氮气压缩机压缩，作为产品气多余的氮气送到水冷塔对水进行冷却。
②污氮气从上塔上部抽出后经过冷器和主换热器复热至常温出冷箱：一股污氮用于分子筛吸附器的再生, 另一股送到水冷塔对水进行冷却，还有一小部分进入冷箱，对冷箱充气。
③氧气从上塔底部抽出与换热器换热，经过氧气压缩机压缩送至用户。
3.2产品的分布
液氧 从上塔底部抽出去贮槽。
液氮 液氮从过冷器后抽出节流后排出，进入贮槽。
低压气氮 上塔低压气出冷箱后分两路,一路经过压缩机压缩后进
入管网,一路送到水冷塔对水进行冷却。
污氮回路 一股污氮用于分子筛吸附器的再生, 另一股送到水冷塔对水进行冷却，还有一小部分进入冷箱，对冷箱充气。
仪表及解冻用的干燥空气
空分设备仪表及解冻（处于正常工作状态）用的干燥空气从分子筛吸附器的出口抽出后送至仪表空气网络。
液体排放 从冷箱排出的所有低温液体汇集后送至喷射蒸发器与蒸汽混合蒸发后排入大气。
排 气 设备的排气先送至各消音器再排入大气。
3.3. 空分装置特点
3.3.1预冷系统：
3.3.1.1 空冷塔：节能型、防带水型
◆采用直接接触空冷塔，降低空气温度，改善分子筛的工作环境，同时洗涤空气中的机械杂质和酸性气体。
◆ 采用高效低阻散堆填料塔，既保证了塔的换热性能，又减少了阻力，降低了空压机出口压力，从而降低了能耗。
◆ 液体分布装置采用开空集团独家拥有新型、高效、先进的分布器,，使水与空气充分的接触，保证塔的换热性能，减少冷冻水量，从而降低了能耗。
◆ 采用三位一体防带水结构：分布器采用开空集团独家拥有的结构，使液体分布更加均匀，而气体通量在70%以上，大大降低了带水可能性（该结构已在宝钢30000，宁化28000等50余套空分中应用）；分布器上端设有两段自由分离游离水空间；在顶部设有丝网除雾器，确保空气出空冷塔不带水。
3.3.1.2 水冷塔：节能型、防带水型上段•
◆ 水冷塔采用高效散堆填料塔，充分回收氮气、污氮的冷量。
◆ 采用三位一体防带水结构：（同空冷塔）
3.3.1.3 冷冻水泵、冷却水泵采用国内可靠产品，且均为一用一备，保证装置的可靠性。
3.3.2纯化系统：
3.3.2.1 分子筛吸附系统：采用长周期，双层床净化，切换系统采用无冲击切换控制技术。内部带有丝网过滤器，免除颗粒进入分馏塔系统堵塞管道。
◆ 作用：吸附空气中的水份、二氧化碳、乙炔、丙稀、丙烷、重烃、N2O等杂。
3.3.2.2 分子筛纯化系统采用长周期设计，即单个吸附器吸附时间为4小时，从而使分子筛及阀门使用寿命延长，切换损失减小，同时减少因切换引起的压力波动次数，保持主塔工况稳定，对于空冷系统带水冷塔的流程，采用长周期设计可以减少再生污氮量，这样更有利于空冷系统的工作，使二者之间形成良好的匹配，彼此良性循环，使二个系统保持长期可靠稳定运行。
分子筛吸附器采用双层床结构（活性氧化铝+分子筛）底层活性氧化铝床层可有效地保护分子筛，延长分子筛使用寿命，同时采用双层床也使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约了再生能耗。
3.3.2.3 切换系统采用无冲击切换
◆ 均压阀采用分程控制，保证充气过程平稳。
◆ 污氮放空阀采用预开方式，防止上塔“憋压”。
◆ 切换系统采用DCS自动控制，并设有压力压差自动判断，再配合阀位返馈信号。条件，可充分保证切换系统的可靠性。
◆ 均压采用正反流流通能力相近的且具备良好调节性能的进口阀门，保证装置再生过程中工况的相对稳定。
3.3.3分馏塔系统
◆ 整套工艺流程计算采用国际先进的ASPEN和HYSYS软件模拟计算，该软件经开空技术人员将数十套国内外运行稳定的参数回归处理，来保证模拟计算结果与实际运行的参数吻合。
◆ 下塔采用高效筛板塔，节省投资。
◆ 上塔采用规整填料，提高效率，降低空压机排压，提高装置提取率，降低能耗。
◆ 主冷安全是空分装置的安全重点
主冷板束设计采用独特的防爆结构，防止CnHm和NO2等杂质的翅片中的积聚。
◆ 采用进口增压透平膨胀机，降低能耗，提高可靠性。
3.3.4控制系统
采用DCS集散型控制系统
我公司拥有多年DCS系统组态和操作经验，结合选用国际先进的DCS系统、调节阀、在线分析仪等测控组件，除了确保空分装置的正常运行外，还可在装置出现事故停车时提供以下保护措施：所有控制阀门的故障位置处于一个安全的位置，保证设备安全。
4. 工艺安全说明
4.1 空分装置设计安全方面对当地空气环境的考虑
◆大气中二氧化硫、氧化氮、氯化氢、氯、氨等杂质经空冷塔后被水洗涤，而硫化氢、一氧化氮不能被水洗涤清除，但能被分子筛吸附。
◆空气中的水分、乙炔、二氧化碳、丙烯、丁烷、丁烯被活性氧化铝、分子筛吸附，然后随再生气解析放空到大气中。
◆甲烷、乙烷、乙烯要随空气进入冷箱，为保证设备的安全性，应定期排放一定比例的液氧（一般为氧气产量的1%）。
◆ 根据空分设备工艺要求，在常温分子筛吸附器出口设置CO2分析仪监控，经过大量实验和多年的设计经验，一般控制该处CO2量在1×10-6V/V，即在这种情况下，水分、氧化亚氮等有害杂质都能被清除干净，空分设备的运行是安全的。一旦CO2量≥1×10-6V/V，应分析、查找原因，或缩短分子筛吸附周期。
4.2 空分装置设计安全方面的考虑
◆ 合理选取气氧、液氧的流速，使之低于国标和国际相关规范要求。
4.3 空分装置设计安全方面对空气入口的考虑
为了防止有害杂质进入原料空气，原料空气的入口应考虑工厂尾气，城市污染气的上风口，并兼顾一年各季节的影响。
4.4 空分装置设计安全方面对主冷安全的考虑：
主冷安全是空分装置的安全重点，开封空分集团主要从以下几方面解决：
A. 防止超压：
在氮侧及氧侧均设有安全阀。
B. 防止爆炸：
◆ 流程设计考虑尽可能减少原料有害杂质进入主冷。
◆ 设主冷接地结构，防止静电。
◆ 在主冷结构上进行攻关，上世纪八十年代开空集团在主冷板束方面成功开发出独特的防爆结构，防止CnHm和NO2等杂质的翅片中的积聚，这一结构已应用近二十年，开空集团的主冷均未发生爆炸或微爆现象。
◆ 在操作上制定严格的安全操作规范：对主冷操作液面和碳氢化合物的控制均有严格规定，对主冷凝蒸发器液氧中的碳氢化合物进行监测，一般在总碳量超过100×10-6V/V时，应及时增加液氧排放量，此时，操作人员应增加制冷量（增加膨胀空气），或减少其它液体产量（例如液氮），以增加液氧量。
4.5 空分装置污染物的监控
常温分子筛吸附的空分设备，通常能把C2H2等有害物质吸附，见表1空气中污染物的被吸附性。
吸附特性
吸附剂 不 吸 附 部 分 吸 附 完 全 吸 附
Al2O3
(用于前端净化) CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、N0、nC4H10 CO2、N2O、C2H2 O3、NO2、N2O3、H2O
分子筛（MS）
(用于前端净化) CH4、C2H6、N0 C2H4、C3H8、N2O CO2、C2H2、C3H6、O3、NO2、N2O3、nC4H10、H2O
表1 空气中污染物的被吸附性
一般设置两个监控点：一是常温分子筛出口设置CO2分析仪，且控制CO2量在1×10-6V/V，这样能保证其他能被吸附杂质完全吸附；二是在主冷液氧中设置总碳量分析仪，控制总碳量在100×10-6V/V。