全液体空分设备的设计.

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1、全液体空分设备的设计.全液体空分设备的设计关键词：低温液体；空分设备；流程；循环；膨胀；液化1前言???随着交通状况的极大改善以及为了追求更高的经济效益，液态空气制品以其良好的品质、较低的运输成本、较好的性能价格比以及安全方便等特点，越来越受到用户的青睐。中国地域辽阔，但工业气体的供应远未达到发达国家可以以集中供气覆盖上百公里的规模，因此液体销售便成为气体公司一种较好的选择。同时，液体产品还可以较好地调配各地区产品供求不平衡的状况。随着医用氧气使用的逐步规范化，利用液氧生产医用氧气也成为一种趋势。因此，近几年来全液体空分设备和液化装置的需求量呈

2、上升趋势。???开封空分集团有限公司在已有的液化装置基础上，不断进行技术改进，并在1995年成功地生产出可同时生产液氧和液氮的全液体空分设备。2000年，两套以该型设备为变型的成套空分设备，成功出口伊朗，并通过考核验收。随着全精馏制氩技术的工业化应用，开封空分集团有限公司又适时开发出全精馏工艺的全液体设备，不仅满足了国内用户的需求，而且于2000年以成套空分设备形式出口葡萄牙，该设备于2001年8月通过用户的最终考核验收。这些都表明我国在空分技术的发展上达到一个新的水平，在中小型产品上具备了同国际知名大公司的竞争能力。2全液体空分设备的流程组织

3、???全液体空分设备的流程组织主要是按照制冷介质的工作状况决定的，具体情况如表1。表1全液体空分设备的流程组织制冷介质制冷形式操作压力适用范围产品空气直接膨胀制冷中压小型液体设备液氧或液氮循环膨胀制冷中压中型液体设备液氧液氮液氩氮气循环膨胀制冷中压中型液体设备液氧液氮液氩2.1空气直接膨胀制冷流程开空公司于1995年成功开发出12t/d液氮（或8t/d液氮）的全液体空分设备，其两种液体产品在操作中可灵活调节。原理流程如图1。???该设备采用的是中压流程，空压机采用活塞式，用分子筛预净化，两级气体轴承透平膨胀机膨胀空气制冷，通过两级精馏得到液体产

4、品。因为受加工空气量的制约，液体产量规模较小。通常为获得氩产品，就必须考虑整个装置的经济性，流程的组织就比较复杂。该装置为使流程简化，采用空气直接膨胀，膨胀后空气经复热后进入水冷却塔增湿后放空，冷却水再进人空冷塔冷却空气。由于膨胀空气量较大，就省去了冷气机组。其技术参数如表2。表2全液体空分设备技术参数设计参数实际考核加工空气量3400m3／h3400m3／h工作压力25bar(G)25bar(G)工况液氮产量10t/d12.5t/d液氮纯度≤10×10-6O2≤1010-6O2工况液氧产量5t/d7.8t/d液氧纯度99.65％O299.65

5、％O2从上表可以看出实际考核参数比设计参数高出较多，其主要原因是所采用的气体轴承透平膨胀机的膨胀效率较高，而装置的冷损较小之故。2000年，开空以该型设备为变型的两套13t/d液氮产品空分设备。出口伊朗并获得成功。???从实践经验来看，该流程的组织受较多因素制约，在日产13t以下的液氮产品设备的流程组织上，是比较合理的。其原因是在超过该等级后，再增加活塞式空压机是不合理的，宜考虑采用其它形式的流程。2.2空气循环膨胀制冷流程???国际上知名的大公司中，Linde公司生产该流程设备技术最为成熟，并有多套设备在国内外运行。随着全精馏技术的发展，目前

6、该技术已广泛运用到中型全液体空分设备。如果流程组织得当，不仅可以在获得全液体产品的基础上，更主要的是可以最大限度地获取液氩产品。空气循环膨胀制冷原理流程如图2。该流程的最大特点是利用分子筛纯化后的空气，进行增压、降温、膨胀、复热等步骤的循环，用于提供整套装置的制冷量。两台空压机均采用透平式，有利于提高效率，降低能耗。主换热器为高低压气体复合型板翅式换热器，不仅结构紧凑，而且换热效率较高。更为重要的是该流程采用空气制冷循环，制冷介质与产品分属两个不同回路，因此不会对氮产品造成污染，而且对增压透平膨胀机的密封气源来说也容易解决。国外的大多该类产品多

7、以系统组装方式出厂，以减少现场安装，保证装置的安装质量。2．3氮气循环膨胀制冷流程???氮气循环膨胀制冷流程也是全液体设备的典型流程。它与空气循环膨胀制冷流程有较多的类似之处，但最大的区别在于循环形式与制冷介质的不同，它是采用来自下塔经复热后的氮气作为循环介质，循环中的氮气有部分液化，需合并至产品中，其原理流程如图3。德国MESSER公司在中国昆明和宁波投产了两套液体设备均采用这种流程，设备供应商为英国COSTAIN公司。值得注意的是，COSTAIN公司在这两套设备上采用了两塔制氩工艺，并获得了很高的氩提取率。???开空2002年也在河北某气体

8、厂成功运营一套该类型空分设备，液体产量及纯度均达到设计要求，有区别的是开空采用三塔全精馏工艺。???开空出口葡萄牙的50t／d液氮全液体空分设备，采用