空分設(shè)備就是以空氣為原料,通過壓縮循環(huán)深度冷凍的方法把空氣變成液態(tài),再經(jīng)過精餾而從液態(tài)空氣中逐步分離生產(chǎn)出氧氣、氮氣及氬氣等惰性氣體的設(shè)備。
目前我國生產(chǎn)的空分設(shè)備的形式、種類繁多。有生產(chǎn)氣態(tài)氧、氮的裝置,也有生產(chǎn)液態(tài)氧、氮的裝置。但就基本流程而言,主要有四種,即高壓、中壓、高低壓和全低壓流程。我國空分設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從早期只能生產(chǎn)20m3/h(氧)的制氧機,發(fā)展到現(xiàn)在具有生產(chǎn)20000m3/h、30000m3/h和50000m3/h(氧)的特大型空分設(shè)備的能力。
空分設(shè)備是一個大型的復(fù)雜系統(tǒng),主要由以下子系統(tǒng)組成:動力系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、產(chǎn)品輸送系統(tǒng)、液體貯存系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。
動力系統(tǒng):主要是指原料空氣壓縮機??辗衷O(shè)備將空氣經(jīng)低溫分離得到氧、氮等產(chǎn)品,從本質(zhì)上說是通過能量轉(zhuǎn)換來完成。而裝置的能量主要是由原料空氣壓縮機輸入的。相應(yīng)地,空氣分離所需要的總能耗中絕大部分是原料空氣壓縮機的能耗。
凈化系統(tǒng):由空氣預(yù)冷系統(tǒng)(空冷系統(tǒng))和分子篩純化系統(tǒng)(純化系統(tǒng))組成。經(jīng)壓縮后的原料空氣溫度較高,空氣預(yù)冷系統(tǒng)通過接觸式換熱降低空氣的溫度,同時可以洗滌其中的酸性物質(zhì)等有害雜質(zhì)。分子篩純化系統(tǒng)則進一步除去空氣中的水分、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷和氧化亞氮等對空分設(shè)備運行有害的物質(zhì)。
制冷系統(tǒng):空分設(shè)備是通過膨脹制冷的,整個空分設(shè)備的制冷嚴格遵循經(jīng)典的制冷循環(huán)。不過通常提到的空分制冷設(shè)備,只要是指:膨脹機。
熱交換系統(tǒng):空分設(shè)備的熱平衡是通過制冷系統(tǒng)和熱交換系統(tǒng)來完成的。隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在的換熱器主要使用鋁制板翹式換熱器。
精餾系統(tǒng):空分設(shè)備的核心,實現(xiàn)低溫分離的重要設(shè)備。通常采取高、低壓兩級精餾方式。只要由低壓塔、中壓塔和冷凝蒸發(fā)器組成。
產(chǎn)品輸送系統(tǒng):空分設(shè)備生產(chǎn)的氧氣和氮氣需要一定的壓力才能滿足后續(xù)系統(tǒng)的使用。只要由各種不同規(guī)格的氧氣壓縮機和氮氣壓縮機組成。
液體貯存系統(tǒng):空分設(shè)備能生產(chǎn)一定的液氧和液氮等產(chǎn)品,進入液體貯存系統(tǒng),以備需要時使用。只要是由各種不同規(guī)格的貯槽、低溫液體泵和汽化器組成。
控制系統(tǒng):大型空分設(shè)備都采用計算機集散控制系統(tǒng),可以實現(xiàn)自動控制。
空分設(shè)備從工藝流程來說可以分為5個基本系統(tǒng):
雜質(zhì)的凈化系統(tǒng):主要是通過空氣過濾器和分子篩吸收器等裝置,凈化空氣中混有的機械雜質(zhì)、水分、二氧化碳、乙炔等。
空氣冷卻和液化系統(tǒng):主要由空氣壓縮機、熱交換器、膨脹機和空氣節(jié)流閥等組成,起到使空氣深度冷凍的作用。
空氣精餾系統(tǒng):主要部件為精餾塔(上塔、下塔)、冷凝蒸發(fā)器、過冷器、液空和液氮節(jié)流閥。起到將空氣中各種組分分離的作用。
加溫吹除系統(tǒng):用加溫吹除的方法使凈化系統(tǒng)再生。
儀表控制系統(tǒng):通過各種儀表對整個工藝進行控制。
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