空分设备就是以空气为原料,通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态,再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气、氩气、液体产品及稀有气体的设备。
我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置,也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而言,主要有四种,即高压、中压、高低压和全低压流程。
我国空分设备的生产规模已经从最早期只能生产20m3/h(氧)的制氧机。发展到具有生产20000m3/h、30000m3/h、50000m3/h的大型空分设备,再到60000m3/h、80000m3/h、100000m3/h及以上的特大型空分设备的能力。
▲ 神华宁煤12套10万 m3/h等级空分设备(由林德&杭氧配套)
空分设备基本系统
空分设备是一个大型的复杂系统,主要由以下子系统组成:动力系统、净化系统、制冷系统、热交换系统、精馏系统、产品输送系统、液体贮存系统、仪电控制系统和安全保障系统等。在今后的日子里,将持续详细介绍空分设备基本系统,与大家一起学习,共同成长。
主要是指原料空气压缩机、增压机。空分设备将空气经低温分离得到氧、氮等产品,从本质上说是通过能量转换来完成。而装置的能量主要是由原料空气压缩机输入的。相应地,空气分离所需要的总能耗中绝大部分是原料空气压缩机的能耗。
由空气预冷系统(空冷系统)和分子筛纯化系统(纯化系统)组成。经压缩后的原料空气温度较高,空气预冷系统通过接触式换热降低空气的温度,同时可以洗涤其中的酸性物质等有害杂质。分子筛纯化系统则进一步除去空气中的水分、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质。
空分设备是通过膨胀制冷的,整个空分设备的制冷严格遵循经典的制冷循环。不过通常提到的空分制冷设备,主要是指膨胀机,节流制冷只占整个空分设备冷量极小的一部分。
空分设备的热平衡是通过制冷系统和热交换系统来完成的。随着技术的发展,换热器主要使用铝制板翅式换热器。
空分设备生产的氧气和氮气等产品,需要一定的压力才能满足后续系统的使用。主要由各种不同规格的低温多级离心泵(内压缩)、氧气压缩机和氮气压缩机(外压缩)组成。
仪电控制系统
大型空分设备都采用计算机集散控制系统(DCS),可以实现自动控制、远程控制,甚至有的空分装置可以实现一键启动、自动变负荷等先进控制。
空分设备能生产一定的液氧、液氮、液氩及稀有气体等产品,进入液体贮存系统,以备需要时使用。主要是由各种不同规格的贮槽、低温液体泵和汽化器组成。
安全保障系统
空气分离设备是一整套机器和设备的组合,安全技术涉及的面很广,它们包括:窒息、低温、高氧燃烧、高速、高噪声、失稳、高压(物理爆炸)、危险杂质(化学爆炸)
空分设备人业者,一定要严防氮气、氩气窒息事故,氮气是气体工业的第一杀手!
平稳缓慢、按部就班,上一步调整看到显现的效果与预期一致,再进行下一步调整。
提前熟悉应急预案,发生设备故障时快速响应,按照后果严重程度优先确保重要工序、设备的安全,将损失降低到最小。
熟悉厂家操作说明书及操作规程,严格按照规程操作。热启动时控制好整个空分设备的降温速度。