空分技术发展及展望ppt课件.pptx

2021年12月28日制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件空分技术发展及展望制冷与低温工程叶恒扬第2页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分行业发展进程二、空分设备流程简述三、空分设备流程技术简介目录三、空分设备流程发展方向第3页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分行业发展进程第4页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分行业发展进程深冷法空气分离的发展历程-1902年，德国卡尔林德博士设计制造了世界上第一台单级精馏制氧机，1903年试制成功，开辟了低温精馏空气，工业制取氧气的工艺流程，1905年设计试制成功320m3/h双级精馏的制氧机。

1910年，法液空公司设计制造世界第一台活塞式膨胀机320m3/制氧机1914年，林德公司发明了第一台制氩装置1930年，林德公司首创用冻结法清除空气中的水分和二氧化碳1932年，前苏联拉赫曼提出将部分膨胀空气直接送入上塔参与精馏，人们将其称之“拉赫曼原理”或“拉赫曼气体” 第5页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分行业发展进程-20世纪40年代，美国发明了切片式板式换热器1952年，法液空公司开始用低温液体槽车来代替制氧瓶供氧给用户1960年，法液空公司通过管道输送气体给用户1968年，林德公司开发了常温下用分子筛吸附净化空气流程，改变可逆式流程，延长板式换热器寿命1976年，日本神钢3万m3/h空分设备上采用电子计算机控制1978年，林德公司开发成功液氧泵内压缩流程20世纪70年代末，苏尔寿公司将规整填料应用于空分塔，代替筛板塔 第6页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。

一、空分行业发展进程-1990年，林德公司开发了分子筛净化带增压透平膨胀机的空分流程2002年，林德公司向阿拉伯提供一套世界最大的低温氧、氮分离装置，3600t/d(即105000m3/h02)空分装置1空分流程的六代技术革命 50年来，我国大中型空分设备流程已经历了铝带蓄冷器冻结高低压流程、石头蓄冷 器冻结全低压流程、切换式换热器冻结全低压流程、常温分子筛净化全低压流程、常温分子筛净化增压膨胀流程和常温分子筛净化填料型广塔全精馏制氮流程等多次技术革命每次大中型空分设备流程的变革，都是空分技术不断发展和科研成果相继被采用的必然结果：每次大中型字分设备流程的变革，都以其独具的技术闪光点将空分设备的技术水准推上了一个又一个新的台阶2 第7页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分行业发展进程项目空分装置流程特点开发时间第一代铝带蓄冷器高低压流程20世纪50年代第二代石头蓄冷器全低压流程20世纪60年代第三代石头蓄冷器全低压流程20世纪70年代第四代常温分子筛净化全低压流程20世纪80年代末第五代增压型常温分子筛净化、增压透平膨胀机流程20世纪80年代末第六代规整填料、全精馏制氩的内压缩流程20世纪90年代末第8页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。

做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件二、空分设备流程简述第9页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件O2N2ArKrXeNeHe物性和用途一、空分设备流程简述第10页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件空气分离变压吸附膜分离深冷精馏一、空分设备流程简述第11页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分设备流程简述空分流程组织 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、液体贮存系统和控制系统等，如图3下所示第12页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。

一、空分设备流程简述 动力系统：主要是指原料空气压缩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的而装置的能量主要是由原料空气压缩机输入的相应地，空气分离所需的总能耗中绝大部分是原料空气压缩机的能耗 净化系统：由空气顶冷系统(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、重烃和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质 制冷系统：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空分设备的制冷系统，主要是指膨胀机第13页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分设备流程简述 热交换系统：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，现在的换热据主要使用铝制板翅式换热器 精馏系统：空分设备的核心，实现低温分离的重要设备通常采用高、低压两级精馏方式。

主要由低压塔、中压塔和冷凝蒸发器组成 产品输送系统：空分设备生产的氧气和氮气需要有一定的压力才能满足后续系统的使用主要由各种不同规倍的氧气压缩机和氮气压缩饥组成 液体贮存系统：空分设备能生产一定的液氧和液氮等产品，进入液体贮存系统，以备需要时使用主要由各种小向规格的贮槽、低温液体器和汽化器组成控制系统：大型空分设备都采用计算机集散控制系统，可以实现自动控制第14页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分设备流程简述第15页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1550年来，我国大中型空分流程已经历了多次技术革命4 w铝带蓄冷器冻结高低压空分流程w石头蓄冷器冻结全低压空分流程w切换式换热器冻结全低压空分流程w常温分子筛净化全低压空分流程w常温分子筛净化增压膨胀空分流程w常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩流程等一、空分设备流程简述第16页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。

做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件高压换热器低压换热器气态氧液体泵分馏塔内压缩外压缩冷箱分馏塔压缩机冷箱气态氮液态氧液态氮一、空分设备流程简述第17页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分设备流程简述外压缩流程空分设备原理图5第18页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件空压机预冷系统纯化系统热交换器精馏系统氧氮产品制冷膨胀机制氩系统氩产品一、空分设备流程简述第19页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件一、空分设备流程简述内压缩流程空分设备原理图第20页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件空压机预冷系统纯化系统热交换器精馏系统氧氮产品制冷膨胀机制氩系统氩产品增压机一、空分设备流程简述第21页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。

做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件两种主要流程外压缩 生产低压氧气，由氧压机加压，3.0MPa以下内压缩 液氧经泵加压气化，压力可以达到更高一、空分设备流程简述第22页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件 内压缩特点 内压缩流程取消了氧压机，因而无高温气氧，火险隐患小 主冷大量抽取液氧，保证碳氢化合物的积聚可能性降到最低程度 产品液氧在高压下蒸发，使烃类物质积累的可能性大大降低一、空分设备流程简述第23页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1.压力、组分、温度的确定2.物料及能量平衡一、空分设备流程简述第24页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1.压力、组分、温度的确定1.1.空压机排压的确定1.1.1.确定空压机排压的方法和前提条件 确定空压机排压的重要方法是逆推法 根据用户当地气象台提供的大气压力是已知的 各种阻力都有相应的经验值1.1.2.原料空气经历的三种压力转换 压缩机压缩 主冷的压力映射 设备及管路、孔板和阀门的阻力 一、空分设备流程简述第25页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。

做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1.压力、组分、温度的确定1.1.空压机排压的确定1.1.3.空压机排压的数学描述 PoutP1f(P2) 其中P1为空压机出口至下塔顶部的阻力 P2为上塔底部至污氮气放空阀间的阻力 f(P2)=3P2P （P为一个较固定的数值）一、空分设备流程简述第26页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1.压力、组分、温度的确定1.1.4.增压机排压的确定入口压力为低压空气二段排压（换热用），根据返流氧气的压力确定一段排压（进膨胀机），根据膨胀机的膨胀比确定所有上面的排压均需考虑增压机的机器情况后才能确定一、空分设备流程简述第27页2017/4/23Sunday制冷与低温工程系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。