空分設備知識介紹

空分設備是以空氣為原料，通過壓縮循環深度冷凍的方法把空氣變成液態，再經過精餾而從液態空氣中逐步分離生產出氧氣、氮氣及氬氣等惰性氣體的設備，廣泛應用于傳統的冶金、新型煤化工、大型氮肥、專業氣體供應等領域。

有汽輪機、空壓機、增壓機，儀表壓縮機、自潔式空氣過濾器等。

（1）自潔式過濾器一般隨著氣量的增大，濾筒數增多，層數也越高，一般2.5萬等級以上雙層，6萬等級以上三層布置。一般單臺壓縮機需要單獨布置過濾器，同時布置在上風口。

（2）汽輪機是高壓蒸汽進行膨脹做功，帶動同軸葉輪轉動，從而實現進行對工質做功的型式。汽輪機一般常用的有三種形式：全凝、全背壓和抽凝，較為常用的是抽凝。

（5）增壓機一般大型空分裝置采用單軸等溫型離心壓縮機和齒輪式離心壓縮機兩種，其中齒輪式在能耗上占較大優勢，尤其壓比較大的工況。

預冷系統空冷塔有兩種形式：閉式循環（空冷塔分為上下兩段，冷凍水在空冷塔上段和水冷塔之間循環）和開式循環（進循環水系統），閉式循環主要應用于水質不好的化工廠，需要補充新鮮水及藥劑。開式循環應用較廣，但是循環水系統同樣也需要定期補充新鮮水，預冷系統還需要考慮夏天工況。空冷塔一般設計為底部為1米φ76不銹鋼鮑爾環（耐高溫），3米φ76增強型聚丙烯鮑爾環（大通量），4米φ50增強型聚丙烯鮑爾環。

水冷塔也有兩種：兩段式（無外加冷源時，干燥污氮氣的冷量回收充分，使之預冷系統有保障，但是阻力大一倍，（7米+7米φ50聚丙烯鮑爾環）和一段式（有外加冷源時，8米φ50聚丙烯鮑爾環）。

立式軸向流主要用于1萬等級（直徑已經到4.6m）以下空分設備的配套，床層厚度1550∽2300mm，雙層單層均可布置，立式軸向流吸附器的氣流分布最好。

臥式雙層床主要用于大中型空分設備的配套，床層厚度1150mm（分子篩）+350mm（鋁膠）。

立式徑向流吸附器可以有效利用容器內部空間，使得同直徑吸附層面積擴大1.5倍左右，這樣可以有效降低塔器高度，同時立置方式占地面積較小。由于氣流分布均勻，不像臥式吸附器氣流不均，使得分子篩用量減少20%，再生能耗也節省20%。

但是立式徑向流缺點是氣流中心集中（扇形區），使得其比臥式穿透時間要快（要求CO2＜0.5ppm）。床層厚度1000mm+200mm，立式徑向流可以滿足2萬等級以上的空分設備的配置。

再生加熱有電加熱器和蒸汽加熱器兩種方式。

蒸汽加熱器有臥式（4萬等級以下），立式（4萬等級以上），立式高效蒸汽加熱器（蒸汽利用率高，節能20%）布置方式有：一臺蒸汽加熱器（有H2O泄漏測點）；電加熱器（兩用一備或者一用一備）并聯（高溫低流量聯鎖停設置，防止燒壞，加熱管材質為1Cr18Ni9Ti）；電加熱器（滿足活化再生，250∽300℃）與蒸汽加熱器并聯；電加熱器與蒸汽加熱器串聯（蒸汽溫度低時，不過造成再生阻力較大）。

對純化系統還需要設置節流再生管路以滿足開車需要。另外再生氣側設置安全閥，蒸汽加熱器側設置安全閥，防止設備或者閥門壓力高側泄漏或者超壓，以及節流超壓。再生流路配置手動蝶閥來調配阻力，以使得主塔運行穩定（或者不設置，采用總管設置調節閥時序調節）。

高壓氧氣產品，放空采用兩級節流，先是高壓產品氣節流至10barG，經過偏心異徑管，中間設置蒙乃爾降噪板，再通過偏心異徑管擴大管路直徑，氧氣介質流速控制在10m/s以下，再通入消聲塔節流放空。

高壓氮產品，氮氣產品先節流至10bar，通過不銹鋼降噪板，再通入消聲塔節流放空，消聲元件碳鋼；氧氣閥門要求不得人去操作（調節閥禁帶手輪，手動閥放置防爆墻內）。

膨脹機一般有三種，即低壓膨脹機，中壓膨脹機和液體膨脹機。

對于一定類型的氣體膨脹機來說，工質體積流量越大，效率越高。一般流量8000Nm3以上的低壓膨脹機效率為85∽88%，流量小于3000∽8000Nm3效率會低至70∽80%。中壓膨脹機一般采用一用一備。

膨脹機啟動前需要先吹掃（除去管系雜質，膨脹機蝸殼內雜質），再通密封氣（正常時由增壓端提供），然后進行油系統外循環，內循環，做完聯鎖測試然后方能啟動，冷試合格后冷緊；冷啟動需要啟動油箱加熱器，正常運行后不需要，此時軸承的冷熱已經平衡。

上塔、粗氬塔及精氬塔采用填料塔，廠家一般為蘇爾壽或天大北洋，對粗氬塔冷源配置一般是富氧液空，同時可將廢氣放散入污氮氣管路，氬系統停運時能耗低；精氬塔熱源為富氧液空，或下塔氮氣，冷源可以是貧液空或者液氮，進料有液相和氣相兩種。需要注意的是粗氬塔冷凝器板式的密封性要求較高，否則會導致氬產品不合格。

主冷有單層，立式雙層、臥式橫列雙層，立式三層和降膜主冷（液氧與氣氧向下，與氮氣同流向）。

精餾塔系統的布置有6種方式：

（1）上下塔垂直布置，為常規布置方式，高度較低，無下塔液體難以進入上塔或者粗氬塔冷凝器的狀況（管路全液相上行背壓能夠滿足，此時管徑不能?。?；

（2）上下塔垂直布置，為常規布置方式，高度適中，下塔液體難以進入上塔或者粗氬塔冷凝器采用設置汽提管路帶液體去上塔（要求管路出口滿足ρυ2＞3000，ρ為密度，υ為流速，進氣位置在管路汽化率為1%高度處，此時需要適當縮小管徑，同時液體過冷度不能大）；

（3）上塔自氬餾分段落地布置，采用兩臺循環氧泵連接，降低上塔高度可以解決下塔液體無法進入上塔或者粗氬塔冷凝器的狀況；

（4）上塔自氬餾分段落地布置，采用循環泵連接，粗氬塔最上段座在上塔上部，這樣可以使冷箱空間縮??；

（5）上塔自主冷落地布置，采用循環泵連接，主冷在下塔頂部，優點是主冷可以做的很大；

立式泵采用軸承懸掛式布置（進液管高于排液管），承受向下拉力較大，轉子重心與軸重合，轉速可以很高；一般30bar以上，需要設置：泵前回氣（注意臥式泵無），加溫氣（設置在泵過濾器前，高處進氣）， 密封氣，排液排氣閥（低處排液，高處排氣，預冷時看是否冷透）和回流管路（回液進氣相）。

立式泵一般均是多級，回氣管路要求不得向下（平出，或者傾斜向上），否則會造成氣體不能排出，易導致泵汽蝕。另外低溫泵電機需要設置吹風管路，防止夏天過熱，冬天結霜。

氮透，一般壓縮空氣的均可滿足，氮氣透平壓縮機壓力較高采用齒輪式較為節能。

氧透根據排壓有單缸（壓力低）和雙缸（高壓缸和低壓缸）（8級壓縮至30bar），一般30barG以下，需要設置5barG的密封氣（壓力氮氣可滿足），同時由于氧氣介質有高壓高溫火患原因，所有過流部分均采用銅合金，需要設置保安氮氣。

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