空分工艺流程描述

2-12工艺流程2工艺流程总体概述2.1空气过滤及压缩来自大气中的空气经自洁式过滤器S01101，将空气中大于1μm的尘埃和机械杂质清除后，送离心式空气压缩机K01101，自洁式空气过滤器采用PLC控制，带自动反吹系统，反吹系统有时间、压差、时间和压差三种控制程序。流量约168000Nm3/h、常温常压的空气在由电机驱动的单轴离心式空气压缩机K01101中，经四级压缩，压力被提升到0.632MPa（A）。温度＜105℃后进入空气预冷系统。空气流量由空压机入口导叶B011101的开度来调节，空压机K01101采用3组内置段间冷却器冷却压缩空气；并在末级出口还设有一放空阀BV011121，在开车、停车期间，部分空气将由BV011121放空，以防止压缩机喘振。润滑油系统：空压机和增压机共用一个润滑油站T011101，油系统包括润滑油系统、事故油系统（2个高位油箱和4个蓄能器，空压机组和增压机组各1个高位油箱，2个蓄能器）。润滑油主要对机组各轴承起润滑、冷却及清洗杂质等作用。油箱内的润滑油经润滑油泵加压后后送入润滑油冷却器E-011101A/B中冷却，经温度调节阀控制好油温后进入润滑油过滤器S-011101A/B，过滤掉油中杂质后进入润滑油总管，然后送到各润滑点经机组润滑后返回油箱；润滑油泵出口有一总管压力调节阀，用于调节润滑油过滤器S-011101A/B出口总管油压。该油路同时为增压机提供润滑油，在空压机供油总管和增压机供油总管上分别设置有蓄能器和高位油箱。以保证在主、辅油泵出现故障情况下向空压机、增压机供油，保证压缩机组的安全。2.2空气预冷系统经空压机压缩后的压力为0.632MPa（A）、温度＜105℃的空气由底部进入空冷塔C01201内；空冷塔的水分循环冷却水和循环冷冻水两路，进入空冷塔的空气首先经循环冷却水泵P01201A/B送至下塔顶部，流量为452t/h、32℃的冷却水洗涤冷却，再经过循环冷冻水泵P01202A/B送至上塔上部流量为100t/h、8℃的冷冻水进行洗涤冷却后由塔顶出来，温度被降至10℃送进入分子筛纯化系统。循环冷却水流量由V012004（FIC012002）控制，空冷塔C01201下塔的液位由V012038（LIC012001）控制，循环冷却水流量设有高、低流量连锁，当循环冷却水达到联锁值时将自动启停泵用循环冷却水泵。正常情况下，空冷塔下塔的循环冷却水来自凉水塔，经与空气换热后再回到凉水塔。但是，在凉水塔加药期间，空冷塔发生液泛、拦液情况下，为防止空气将大量带水到分子筛纯化系统，此时，必须将循环冷却水的供水切换至新鲜水补水（新鲜水为补入凉水塔的生产水，来自生产水总管）。另外，在空冷塔C01202的底部有个排污阀V012043，为确保空冷塔的水质良好，可以定期打开排污阀V012043，将部分污水排入地沟。空冷塔上部的冷冻水为闭式回路，循环冷冻水流量由V012028（FIC012001）控制，空冷塔C01201上塔的液位由V012030（LIC012003）控制，循环冷冻水流量设有高、低流量连锁，当循环冷冻水达到联锁值时将自动启停泵用循环冷冻水泵。空冷塔上塔的循环冷冻水来自水冷塔C01202，经与空气换热后回到水冷塔C01202。在水冷塔C01202中，循环冷冻水从2－2顶部向下喷淋，由冷箱来的污氮、纯低压氮气进行冷却，污氮的量由V015105(FIC015105)控制；水冷塔C01202的液位由LIC012004控制调节阀V012033的补水量来实现的。在水冷塔C01202的底部有个排污阀V012051，为确保水冷塔的水质良好，可以定期打开排污阀V012051，将部分污水排入地沟。由于大部分污氮气用作分子筛纯化器的再生气，且纯低压氮气也是间断送入水冷塔；为确保出空冷塔的空气温度≤10℃，因此，在循环冷冻水泵出口管路上设置了冰水机组RU01201，用以冷冻来自水冷塔的水。冰水机组RU01201属离心式高效冷水机组，由烟台美日提供，采用环保型制冷剂R-134a，控制冷冻水进空冷塔的温度TI012006在8℃左右。2.3空气净化从空冷塔来的温度为10℃的工艺空气自下而上通过吸附器R01301A/R01301B，除去水份、二氧化碳及大部分碳氢化合物，要求出分子筛纯化器的工艺空气露点低于-40℃，二氧化碳含量低于1PPm。工艺空气出分子筛纯化器后分成两股；一股约62300m3/h的工艺空气经低压板式换热器E01502A/B/C/D化热后，温度降至-168℃后进入冷箱分馏塔C01501下塔；另一股约102900m3/h的空气送入空气增压机增压，从增压机的一段出口抽取流量约6000Nm3/h，压力为1.42Mpa，温度为40℃的净化空气送入仪表空气缓冲罐T01701，经减压后送仪表空气总管和工厂空气总管。从增压机的二段出口抽取流量约34900Nm3/h，压力为2.87Mpa，温度为40℃的净化空气送入透平膨胀机MT01401A/B进行增压膨胀制冷；出膨胀机的0.59Mpa，-173℃的冷空气与来自低压板式换热器的低温空气一同进入下塔C01501。增压机末端出口流量约62000Nm3/h，压力为7.36Mpa，温度为40℃的高压空气直接进入高压板式换热器E01501A/B/C，与来自冷箱的冷物流换热后，经V015015阀节流降温至-163℃后送入下塔C01501。纯化系统由两台吸附器R01301A/R01301B、蒸汽加热器E0301、电加热器E01302等组成；其中R01301A/R01301B属卧式筒型三层床径向流吸附器，底层和顶层装填的是Φ3～5mm氧化铝球，装填量为14.185t/台，目的在于除去空气当中的水分；中层装填的是13X-APG分子筛,装填量为51.8t/台，目的在于除去空气当中的CO2、C2H2及其他碳氢化合物。蒸汽加热器E01301属管板式换热器，用于正常操作期间纯化器的再生，它采用1.0MPa、200℃的低压蒸汽将来自冷箱0.1MPa、14℃的污氮气加热到165℃后作为再生气体，低压蒸汽的量由V013051(TIC013008)控制，再生污氮气量由V013026(FIC-013001)控制在39000Nm3/h左右。一般情况下，1248KW的电加热器E01302只用于原始开车分子筛高温活化、长期停车后开车分子筛活化和吸附器带水时的特殊再生，但在系统蒸汽中断或蒸汽加热器出现故障时，也可以用电加热器E01302对分子筛纯化器进行再生。在此阶段污氮可加热到230℃。2.4空气液化及精馏纯化系统出口的合格空气在低压主换热器E0502A/B/C/D中，被从精馏塔下塔C01501顶部来的压力氮气和精馏塔上塔C01502上部来的污氮气对流换热后冷却到-168℃左右，温度检测点是TI-01501，低压板式换热器的热端温差可以通过V015121A/B/C/D（HIC015121A/B/C/D）进行调节，出低压板式换热器处于临界状态的空气送入精馏塔下塔C01501底部进行精馏分离。增压机的二段出口抽取流量约34900Nm3/h，压力为2.87Mpa，温度为40℃的净化空气经透平膨胀机膨胀做功后，出膨胀机的0.59Mpa，-173℃的冷空气与来自低压板式换热器的低2-3温空气一同进入下塔C01501。增压机末端出口流量约62000Nm3/h，7.36Mpa，40℃的高压空气直接进入高压板式换热器E01501A/B/C，与来自冷箱的高压液氧、高压液氮、低压氮气及部分污氮气对流换热后，经V015015阀节流降温至-163℃，0.6MPa后送也入下塔C01501。在下塔C01501中，空气被初步分离成氮气和富氧液空，氮气沿下塔C01501塔体上升，氧量约为36%，流量约72384Nm3/h，0.59MPa，-173℃的富氧液空则从分馏塔下塔C01501底部抽出，依靠自身压力进入冷器E01503中，与来自上塔C01502的低压氮气和污氮气对流换热后，温度降至-177℃后分两路；一路约为36048Nm3/h的富氧液空经V015001调节后，进入汽液分离器S01503进行分离，然后以气相及液相的形式分别进入分馏塔上塔C01502中部第三层、第四层填料参与精馏；进入高度不同，其目的是为了提高精馏塔上塔的精馏效率。液空蒸汽（气相）沿上塔C01502塔体上升，液空（液相）则作为上塔的回流液，参与上塔精馏。一路约为36335.4Nm3/h的富氧液空进入粗氩冷凝器E01505中，为粗氩ⅡC01504的上升蒸汽提供冷源。中间冷凝蒸发器E01504位于下塔C01501与上塔C01502之间，是精馏系统的枢纽，它将上塔底部的液氧部分蒸发，为上塔提供上升气体；同时将下塔顶部的纯氮气部分冷凝，给下塔提供回流液体；维持整个精馏过程能顺利进行。下塔为筛板塔，沿下塔C01501塔壁上的氮气与下塔C01501顶部来的液氮回流液逆向接触，上升的氮气在主冷凝蒸发器E01504中被上塔的液氧冷凝，最终在下塔C01501的顶部得到纯度为99.99%的液氮；在下塔不断精馏的过程中，从下塔上部可获取纯度为99.99%的压力氮气；从下塔抽取的20000Nm3/h，0.45MPa的压力氮气进入低压板式换热器E01502A/B/C/D中，与来自纯化器的空气对流换热，被复热至37℃后作为产品气送出界区。从下塔C01501顶部抽取流量约为13500Nm3/h的液氮，经低温液氮泵P01502A/B加压至8.2MPa后，进入高压板式换热器E01501A/B/C中，与来自膨胀机增压端和增压机末级的高压空气对流换热，被复热至37℃后作为产品气送出界区。同时，从下塔C01501顶部抽取流量约为1000Nm3/h的液氮，经过冷器E01503过冷后，作为液氮产品送至低温液氮储槽T01602中。冷凝得到的液氮除一部分作为下塔回流液和产品采出外，另一部分由下塔中出来流量约为35500Nm3/h，0.587MPa，-175℃的污液氮进入过冷器E01503中，与与来自上塔C01502的低压氮气和污氮气对流换热，温度降至-177℃后经V015002调节后，进入汽液分离器S01504进行分离；然后，同样以气相及液相的形式分别进入分馏塔上塔C01502中上部第四层、第五层填料参与精馏；进入高度不同，其目的是为了提高精馏塔上塔的精馏效率。污液氮蒸汽（气相）沿上塔C01502塔体上升，污液氮（液相）则作为上塔的回流液，参与上塔精馏。在液氮进上塔C01502管线中设置液氮倒灌管线，其目的是为了在开车前，由液氮储槽T01602提供液氮通过液氮充车泵P01606加压后送入上塔C01502作为快速启动冷源，此管线在平时必须脱开，以避免充车泵P01606工作时把压力波动传递到上塔。利用氧气、氩气、氮气的液化温度点的不同的特性，存在于上塔C01502底部的液氧中的氮、氩组分及少许的氧组分的在主冷凝蒸发器E01504中被蒸发，与来自下塔的液空、污液氮、液氮逆流接触，在上塔C01502完成精馏，通过不断的精馏，在上塔C01502底部得到含氧量≥99.6%的液氧。从上塔C01502底部抽取流量约为28660Nm3/h的液氧，经低温液氧泵P01501A/B加压至5.2MPa后，进入高压板式换热器E01501A/B/C中，与来自膨胀机增压端和增压机末级的高压空气对流换热，被复热至37℃后，送至氧气缓冲罐T01501中。同时，从上2－4塔C01502底部抽取流量约为500Nm3/h的液氧，经过冷器E01503过冷后，作为液氧产品送至低温液氮储槽T01601中。液氧产品管线设置一支路作为不过冷液氧通道，其目的是为了方便调节液氧出冷箱温度，防止过冷度过大，在贮槽形成负压，造成事故。经过进一步的精馏，被主冷凝蒸发器E01504蒸发出来的氮、氩组分及少许的氧组分作为上塔C01502的上升气，与来自下塔的富氧液空、污液氮、液氮回流液逆流接触，易被冷凝的氧、氩组分随回流液向提馏段移动，不易被冷凝的氮组分就随上升蒸汽汇集到上塔C01502塔顶，得到纯度为99.99%的氮气。从上塔顶抽取22000Nm3/h，0.13Mpa，-194℃的