空分

利用分離氣體來生產氧氣.氮氣.氬氣的一套工業設備。

基本介紹

• 中文名：空分裝置
• 外文名：AIR SEPARATION UNIT
• 分類：深冷分離、膜分離、PSA

簡介

簡單地說，就是用來把空氣中的各組份氣體分離，生產氧氣、氮氣和氬氣的一套工業設備。還有稀有氣體氦、氖、氬、氪、氙、氡等

深冷分離法：

1、空氣過濾系統；除塵過濾，去除灰塵和機械雜質

2、空氣壓縮機系統；對氣體作功，提高能量、具備製冷能力

3、空氣預冷系統；對氣體預冷，降低能耗，提高經濟性。有預冷的一次節流循環比無預冷的一次節流循環經濟，增加了製冷循環，減輕了換熱器的工作負擔，使產品的冷量得到充分的利用；

4、空氣淨化系統；防爆、提純；空氣是多組分組成，除氧氣、氮氣等氣體組分外，還有水蒸氣、二氧化碳、乙炔及少量的灰塵等固體雜質。這些雜質隨空氣進入空壓機與空氣分離裝置中會帶來較大危害，固體雜質會磨損空壓機運轉部件，堵塞冷卻器，降低冷卻效果；水蒸氣和二氧化碳在空氣冷卻過程中會凍結析出，將堵塞設備及氣體管道，致使空分裝置無法生產；乙炔進入空分裝置後會導致爆炸事故的發生，所以為了保證制氧機的安全運行，清除這些雜質是非常有必要的。

利用固體吸附劑是對氣體混合物中多組分吸附能力的差異進行的；氧氮產量比1：（2.5~3.5）；

作用：吸附空氣中的水分、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷、重烴、N2O等雜質。

5、空氣壓縮膨脹系統；製冷系統，換熱系統，在膨脹過程中，有外功輸出，膨脹後氣體內位能增大，需要消耗能量，這些能量需要用動能補償，故氣體溫度必然降低。換熱系統：實現能量傳遞，提高經濟性，低溫操作條件；

6、空氣分離系統；氮/氧分離主精餾塔系統組成

空氣分離，可將適量的膨脹空氣（占空氣的20%~25%）直接送入上塔進行精餾；從下塔頂部或冷凝蒸發器頂蓋下抽取氮氣，復熱後進入氮氣透平膨脹機，經膨脹機並回受其冷量後，作為產品輸出或者放空。

7、氧氣壓縮；

8、氮氣壓縮；

9、液體儲存汽化系統；

工藝簡述

流路簡述

原料空氣在空氣吸入過濾器中去除去灰塵和機械雜質後，進入空氣透平壓縮機中，藉助中間冷卻器進行中間冷卻，將空氣壓縮至約0.62MPa(A)左右，然後進入空氣冷卻塔中冷卻。

空氣在直接接觸式空氣冷卻塔中與水進行熱質交換，降溫至～10℃，然後進入交替使用的分子篩吸附器。用於冷卻空氣的水有兩部分：一部分為常溫水，由泵加壓後進入空冷塔中部；另一部分稱為冷凍水，該股冷凍水由普通冷卻水經水氮塔冷卻，而後經過深冷水泵加壓進入空冷塔的頂部。

出空冷塔空氣進入分子篩吸附器，分子篩吸附器為立式雙床層，用來清除空氣中的水份、二氧化碳和一些碳氫化合物，從而獲得乾淨而又乾燥的空氣。兩台吸附器交替使用，即一台吸附器吸附雜質，另一台吸附器則由污氮氣進行再生。

淨化後的加工空氣分成兩路:一路被稱作膨脹空氣，首先經過一個精細過濾器濾去機械雜質，而後進入膨脹機增壓端增壓，增壓後的空氣首先在增壓機後冷卻器中被冷凍水冷卻，然後進入主換熱器中的膨脹氣通道，被相鄰通道中的返流氣冷卻後，再從主換熱器中部抽出，進入透平膨脹機中膨脹，膨脹後的空氣進入上塔中部參加精餾；另一路空氣直接進入主換熱器被冷卻至露點溫度進入下塔。

已冷卻的空氣進入下塔參加精餾。進入下塔的空氣通過塔板上的篩孔使塔板上的液體蒸發，由於氧、氮、氬的沸點間的差異，使更多的氮氣從液體中蒸發出來，同時經過塔板的空氣中更多的氧組分被冷凝下來。最終在下塔底部獲得含氧38%的富氧液空，而在下塔頂部獲得純氮。

下塔頂部的氮氣經過冷凝蒸發器，與來自上塔底部的液氧進行熱交換，液氧被蒸發，而氮氣被冷凝，一部分冷凝液氮再回到下塔作回流液，另一部分液氮，在過冷器中進行過冷，然後送入上塔頂部作為上塔的回流液。從下塔底部抽出富氧液空，在過冷器中過冷，其中一部分富氧液空提供給粗氬塔冷凝器作為冷源，另一部分送入上塔中部參加精餾。

以不同狀態進入上塔的各物料：液空、液氮、來自粗氬塔冷凝器的液空蒸汽和膨脹空氣，通過上塔的進一步分離，在上塔底部獲得純度為99.6%的液氧，可使用液氧泵提高壓力後，經主換熱器復熱至～12℃後出冷箱轉換為不同壓力的氧氣產品送出。

從上塔的上部抽出污氮氣，經過冷器、主換熱器復熱後部分去純化系統作再生氣，另一部分去水氮塔。從上塔頂部抽出的氮氣，經過冷器、主換熱器復熱後分成兩股，一股作為產品氮氣併入管網，另一部分送入預冷系統的水氮塔。

從上塔的中部抽取一定量的氬餾份送入氬塔，氬塔在結構上分為兩段，兩段之間由液氬泵連線，第二氬塔底部的回流液經液氬泵送入第一氬塔頂部作為回流液，經過氬塔精餾，在塔上部獲含氮量極低的氬氣，並更換冷源進行進一步精餾，除去氬氣中的殘餘氧同時進行液化得到液體純氬，分析合格後送入液氬貯存系統。