工业深冷空分制氧设备工作原理
空气分离的基本原理是利用低温精馏法,将空气冷凝成液体,按照各组分蒸发温度的不同将空气分离。双级精馏塔在上塔顶部和底部同时获得纯氮气和纯氧气;也可以在主冷的蒸发侧和冷凝侧分别取出液氧和液氮。精馏塔中空气分离分为两级,空气在下塔进行次分离,获得液氮,同时得到富氧液空;富氧液空被送向上塔进行精馏,获得纯氧和纯氮。上塔又分为两段:以液空进料口为界,上部为精馏段,精馏上升气体,回收氧组分,提纯氮气纯度,下段为提馏段,将液体中的氮组分分离出来,提高液体的氧纯度。
工业深冷空分制氧设备工艺流程
1、空气压缩:空气被空压机压缩至0.5~0.7Mpa;
2、预冷:空气在预冷机组中预冷到5℃~10℃,并分离水分;
3、纯化:空气在分子筛纯化器中清除剩余水分、二氧化碳和碳氢化合物;
4、空气膨胀:空气在膨胀机中膨胀制冷以及提供装置所需的冷量;
5、换热:空气在分馏塔住换热器中与返流的氧气、氮气、污氮气进行换热,被冷却接近液化温度并把返流的氧气、氮气、污氮气反复热到环境温度;
6、过冷:氮气在过冷器中过冷节流前的液空和液氮;
7、精馏:空气在精馏塔中进行精馏分离,在上塔顶部获得产品氮气,在上塔底部获得产品氧气。
1.1 压缩、预冷及净化
原料空气进入螺杆式空气压缩机压缩到0.8MPa(G),压缩后空气进入空气预冷系统把空气冷却到8~10℃以下。出预冷机组后的空气进入分子筛纯化系统,空气在纯化器中脱除H2O、CO2、C2H2及其它碳氢化合物,出纯化器的空气,其露点低于-65℃,CO2含量小于1PPm。
纯化系统中的吸附器由二台立式容器组成,一台吸附器进行吸附,另一台吸附器由来自冷箱的干燥污氮经电加热器加热后进行再生和冷吹,两台吸附器间的切换由手动碟阀定期完成,吸附剂采用13X分子筛。
1.2 空气精馏
氧的制取:出纯化系统的加工空气分成两路,其中大部份进入冷箱内的主换热器,在主换热器中被返流的产品氧气、氮气以及污氮等低温气体冷却到接近露点。这些接近露点的空气进入下塔,在下塔中与下塔的回流液进行热质交换,在下塔的顶部得到纯氮,在下塔底部是富氧液空。下塔回流液是由设在下塔和上塔之间的冷凝蒸发器提供的。下塔顶部的气氮进入冷凝蒸发器冷凝成液氮,作为下塔的回流,同时放出冷凝潜热使冷凝蒸发器另一侧的液氧得到蒸发,成为上塔精馏的热源。
出纯化系统的加工空气的另一部份,先经膨胀机驱动的增压机增压,然后经增压后冷却器以及主换热器冷却,进入膨胀机膨胀,膨胀后空气送入上塔参与上塔精馏。下塔抽出的富氧液空经过冷器过冷后进入上塔,是上塔精馏的进料空气。从下塔顶部抽出液氮,经过冷后作上塔的回流。作为上塔精馏的产品,上塔底部产出纯度为98%的氧气,上塔顶部产出氮气。上塔产出的产品氧气、氮气及抽取的污氮均经主换热器复热后出冷箱。复热后的污氮作为分子筛纯化系统用的再生气及冷吹气。
1.3 冷量制取
为了把空气分离成产品氧气,为了平衡空分装置的冷损,空分装置需要制冷量。本套装置的冷量主要是靠膨胀机产生的。出纯化系统的空气的一部份,进入由膨胀机同轴拖动的增压机增压,增压后的空气经增压后冷却器,主换热器冷却到膨胀前温度,进入空气轴承透平膨胀机膨胀,制取装置所需的冷量,膨胀后空气进入上塔参与精馏。
1.4 产品气体
本套设备采用内压缩工艺流程,气态氧气以20MPa(G)的压力从冷箱送出,氧气纯度大于99.6%。
工业深冷空分制氧设备由杭州富阳凯合空分设备有限公司自主研发、生产能力强。该套制氧设备中除空气压缩机组进口外,其余配套的机组都有自主研发生产能力,我公司是国内较完善的空分装置成套系统生产商。
