国内空分系统设备发展现状.pdf

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1、第４４卷第４期化工机械３６７国内空分系统设备发展现状聂辅亮张宏伟（浙江浙能技术研究院有限公司）摘要以某煤制气项目配套内压缩空分系统为例，简要介绍空分系统的制氧流程和设备运行状况，详细阐述了国内空分系统中板翅式换热器、分子筛吸附器、精馏塔、离心压缩机、透平膨胀机及低温液体泵等主要设备的发展历程，最后对国内空分装置动静设备常见选用概况进行了总结。关键词空分系统制氧流程动静设备发展现状中图分类号ＴＱ０５１．８文献标识码Ａ文章编号０２５４６０９４（２０１７）０４０３６７０８氧气是一种无色、无味，比空气略重的气体，高致使跳车及工

2、业汽轮机轴温偏高联锁停车等动它广泛应用于人们的日常生活和各行业部门中。设备故障和过空压机内置换热器左右两侧换热不氧气的制取主要有化学法、电解法和空气分离法均匀、粗氩塔氮塞、法兰和阀门泄漏、分子筛冷吹３种。低温空气分离法是指将空气冷却至１２０Ｋ时未出现“冷吹峰值”及油冷却器油侧压力高致以下的低温状态再通过精馏获取高纯度氧氮产使换热器破坏等静设备故障进行介绍。此外有文品，由于低温空气分离法具有产量大、纯度高及能献报道在运行比较稳定的预冷系统中水冷却塔、耗低等其他制氧方法所不具备的优点，因此广泛空冷塔等设备也出现过比较严重的运行故

3、［２，３］应用于煤化工、冶炼钢铁及ＩＧＣＣ等高耗氧量行障。业。经百余年的发展，低温空气分离法经历了６１空分系统制氧流程简介３次巨大的变革，制氧机的容量由最初的１０ｍ／ｈ图１为某煤化工项目配套内压缩空分设备的３发展到如今的１５００００ｍ／ｈ，其能耗也由最初的ＰＦＤ图。空气首先经过自洁式空气过滤器，吸附３３３．００ｋＷ·ｈ／ＮｍＯ降至０．３７ｋＷ·ｈ／ＮｍＯ。同机械杂质后进入离心式空气压缩机进行压缩，压２２时近年来煤化工行业的迅速发展也促进了空分行缩后的空气经过空冷塔进行冷却后进入分子筛吸业向着全自动化、低压、节能、大型化的方向

4、发附空气中的ＣＯ和水分，分子筛在低温高压状态２［１］展。吸附，在低压高温状态下脱附再生。脱除水分和空分系统设备主要包含动设备和静设备。动ＣＯ后的空气分为３股：第１股作装置空气；第２２设备主要有离心压缩机、工业汽轮机、透平膨胀增股直接经过低压换热器后进入两级精馏塔的下部压机及低温液体泵等；静设备主要有各类管壳式作精馏所需的上升气；第３股气体去离心式增压换热器、板翅式换热器、分子筛、精馏塔、粗氩塔、机，在增压机二段入口处抽出一部分作仪表空气，冷却塔、管道及储气罐等。空分设备之间环环相其余空气进入第２段压缩，在增压机三段入口处扣，

5、其稳定可靠运行是全厂正常生产的前提，因而再抽出一部分空气去透平膨胀机的增压端，增压了解各设备的性能与运行特点至关重要。以某个后被水冷却至进入增压端前的温度，然后再进入煤制天然气项目配套内压缩空分系统的试运行阶高压换热器冷却，冷却后的空气去透平膨胀机的段情况为例，就出现过空压机振动偏大、高速齿轮膨胀端，膨胀后空气的温度进一步下降，成为气液箱高速轴部件磨损、透平膨胀增压机喘振、油温偏混合状态，再进气液分离器，气态部分进入两级精作者简介：聂辅亮（１９９１），男，助理工程师，从事煤化工项目中空分系统的技术研究工作，８６５５１７８２

6、５＠ｑｑ．ｃｏｍ。３６８化工机械２０１７年馏塔的下部作精馏所需的上升气，液态部分进入底部形成了富氧液空。高压换热器中返流的低温粗氩塔的顶部作物料参与精馏。经增压机第２段流体是来自上塔顶部的污氮气和来自下塔顶部的压缩后剩余的空气进入增压机三段压缩后进高压氮气和从上塔底部抽出的液氧；低压换热器中返换热器冷却，再经节流阀后，成为气液混合状态，流的低温流体是来自于上塔顶部的污氮气和来自进入两级精馏塔的下部参与精馏，这样就在下塔粗氩塔的粗氩。图１某煤化工项目配套内压缩空分设备的ＰＦＤ图１———自洁式空气过滤器；２———空压机；３———

7、水泵；４———空冷塔；５———水冷塔；６———分子筛；７———蒸汽加热器；８———增压机；９———透平增压膨胀机；１０———高压换热器；１１———低压换热器；１２———节流阀；１３———液氧泵；１４———精馏塔；１５———粗氩塔；１６———过冷器；１７———液氮储槽２静设备了二次传热面，因而具有强化传热作用，根据２．１板翅式换热器传热学的知识，在有限体积内翅片个数越多，板翅式换热器在空分系统中有非常广泛的应强化换热的效果越好，因此翅片布置间距越用，主要有高／低压换热器、过冷器、上下塔之间的小，换热性能越强，所以增加板翅式换热

8、器的主冷凝蒸发器及粗氩塔冷凝器等，板翅式换热器传热密度是当前的主要发展趋势。中往往有多股冷热流体同时换热。板翅式换热器图２所示为常见板翅式换热器采用的４种不传热效率高，由于翅片结构特殊，流动过程中形成同的翅片类型，每列翅片用不同的隔板隔开，翅片强烈湍流，有效降低了热阻，换热器中热端温差可类