【文章內(nèi)容簡介】 膨脹制冷、換熱、精餾等系統(tǒng)組成。 主要性能指標(biāo)： 氧氣： 6000m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 6％ 02 液氧： 60m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 6％ 02 氮?dú)猓?13000m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 10010602 液氬： 85m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 999％ Ar 4． 1 流程進(jìn)步點(diǎn) (1)以分子篩吸附劑在常溫下吸附空氣中水分和二氧化碳及碳?xì)浠衔锏奶匦?，將切換式換熱器的傳熱傳質(zhì)和換熱兩種功能分家，在冷箱外用分子篩吸附器清除空氣中水分和 C02，在冷箱內(nèi)的換熱器僅起換熱作用，這樣不僅使進(jìn)冷箱的空氣較純凈，而且延長了換熱器的壽命。冷箱內(nèi)不再需要設(shè)置自動閥箱、腋空液氧吸附器、循環(huán)液氧泵及相應(yīng)的切換閥門管道等，使空分流程簡化，冷箱內(nèi)設(shè)備減少，操作維護(hù)方便。 (2)由于主換熱器沒有自清除要求， 冷端溫差不用嚴(yán)格限制，使純氮?dú)夂脱鯕猱a(chǎn)量比大大提高，可達(dá)到2． 3～ 2． 5，可以滿足需要大量純氮?dú)獾挠脩粢蟆? (3)分子篩吸附器切換周期為 108分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于切換式換熱器切換周期 ，因此空氣切換損失就大大減少，由通常的占加工空氣總量的 2％下降到 0． 5％，有利于氧提取率的提高。同時切換次數(shù)的減少，精餾塔受切換而引起的波動干擾減少，有利于氬的提取。 (4)分子篩吸附器清除空氣中有害雜質(zhì)較徹底，空分設(shè)備的操作安全性好，連續(xù)運(yùn)行周期可達(dá)二年以上。 (5)啟動和操作過程中，不需考慮自清 除的影響，因而操作簡便，有利于實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷操作和提高自動化控制水平。 (6)氧提取率提高到 90％ ~92％，氬提取率 ~52％。 4． 2 流程缺點(diǎn) 為了保證分子篩吸附器能在較佳的溫度 8~10℃ (2下工作，以充分發(fā)揮分子篩吸附劑的吸附效果，設(shè)置了制冷機(jī)組；同時為了分子篩吸附劑的加溫解吸，設(shè)置了電加熱器。同時為了保證再生時污氮?dú)庥凶銐虻膲毫Γ?空壓機(jī) 的排壓應(yīng)適當(dāng)提高，這些導(dǎo)致了這類空分的能耗比切換式換熱器 流程要高 ~4％，約為 0． 51~0． 57kWh／ m302。 4． 3 主要用戶 第四代空分設(shè)備杭氧共設(shè)計制造 6套，其中 6000m3／ h空發(fā)設(shè)備 4套，分別是：金山石化工廠 (2套 )、大慶乙烯工程、吉林化學(xué)公司化肥廠；揚(yáng)子石化總公司 10000m3／ h空分設(shè)備 2套。采用常溫分子篩雖然具有切換損失少、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但由于能耗較高，所以它存在致命的缺點(diǎn)，很快就被新的帶增壓膨脹機(jī)的常溫分子篩凈化空分流程所代替。 5 常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程 (簡稱第五代空分 ) 在尋求降低能耗的途徑上，常溫分子篩凈化 增壓膨脹空分流程的出現(xiàn)，是空分流程技術(shù)的一大進(jìn)步。 1986~1988年，杭氧在引進(jìn)消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自行開發(fā)成功采用常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程的 6000m3／ h空分設(shè)備，這是我國第一套第五代空分產(chǎn)品。 在這套空分設(shè)備中，除空分流程外，還開發(fā)了帶增壓機(jī)的透平膨脹機(jī)、全可控渦理論設(shè)計的三元葉輪和全等溫冷卻的單軸空氣透平 壓縮機(jī) 、立式單層分子篩吸附器等三項(xiàng)新技術(shù)。在自動控制水平方面，成功地將計算機(jī) 集散系統(tǒng)應(yīng)用于空分設(shè)備的調(diào)節(jié)控制，有效地實(shí)現(xiàn)了對空分設(shè)備的控制調(diào)節(jié)要求。 第五代空分設(shè)備的成功開發(fā)，使我國空分技術(shù)從技術(shù)引進(jìn)走向自我研制開發(fā)階段，是我國空分史上的一次飛躍 (流程見圖 5)。 典型產(chǎn)品： 6000m3／ h、 10000m3／ h空分設(shè)備，主要由空氣過濾壓縮、空氣預(yù)冷、分子篩凈化、增壓膨脹制冷、換熱、精餾等系統(tǒng)組成。 AC—空氣冷卻塔 AF—空氣過濾器 ATC—空氣透平 壓縮機(jī) B—增壓機(jī) C1—下塔 C2—上塔 C3—粗氬塔 C4—精氬塔 C5—除甲烷塔 E1—空氣液化器 E2—液空過冷器 E3—?dú)鍝Q熱器 EH—電加熱器 ET—透平膨脹機(jī) K1—冷凝蒸發(fā)器 K2—粗氬冷凝蒸發(fā)器 K3—精氬冷凝器 K4—精氬蒸發(fā)器 MS 2—分子篩吸附器 OE—液氧噴射器 RH—蓄熱器 RU—制冷機(jī) WC—水冷卻器 WPl、 2—水泵 圖 5 常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程圖 6000m3／ h 空分設(shè)備主要性能指標(biāo)： 氧氣： 6000m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 6％ 02 液氧： 60m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 6％ 02 氮?dú)猓?13000m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 1010602 液氬： 120m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 999％ Ar 14000m3／ h 空分設(shè)備主要性能指標(biāo)： 氧氣： 14000m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 6％ 02 液氧： 140m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 6％ 02 氮?dú)猓?14000／ h(標(biāo)態(tài) )， 10010602 液氬： 300m3／ h(標(biāo)態(tài) )， 99． 999％ Ar 5． 1 流程特點(diǎn) (1)在常溫分子篩凈化全低壓空分流程的基礎(chǔ)上，將膨脹機(jī)的制動發(fā)電機(jī)改成了增壓機(jī)。增壓機(jī)的作用是將膨脹空氣在膨脹過程中產(chǎn)生的功，直接用來使進(jìn)膨脹機(jī)的空氣增壓，使膨脹機(jī)前的壓力提高，就增加了單位膨脹空氣的制冷量，在空分設(shè)備所需冷量一定的情況下，減少了膨脹空氣量，總的加工空氣量也就相應(yīng)降低，使常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程的氧提取率進(jìn)一步提高，能耗進(jìn)一步下降。第五代空分氧提取率可 達(dá)到 93％ ~97％，氬提取率 54％ ~60％。 (2)采用了全可控渦理論設(shè)計的三元流葉輪和全等溫冷卻的單軸空氣透平 壓縮機(jī) 。 (3)采用了立式單層床內(nèi)絕熱結(jié)構(gòu)的分子篩吸附器。 (4)成功地實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)集散控制系統(tǒng)對空分流程的控制調(diào)節(jié)要求，使自動化控制水平上了一個臺階。 (5)由于加工空氣量下降了 ~4％，能耗與切換式換熱器凍結(jié)全低壓空分流程相當(dāng)，約為 0． 47~0． 53kWh／ m302。 5． 2 主要用戶 1988年杭氧提供給吉林化肥廠的 6000m3／ h 設(shè)備順利成功投產(chǎn)后，由于它具有節(jié)能減耗、操作方便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，得到用戶的普遍認(rèn)可和喜愛。在 1988~1996年的八年中，杭氧設(shè)計生產(chǎn)了第五代空分設(shè)備近 60套 ,其中 3200~4500m3／ h 空分設(shè)備 17套 ,6000~6500m3／ h 空分設(shè)備20套 ,10000m3／ h 空分設(shè)備 11套 ,15000m3／ h 空分設(shè)備 4套 ,實(shí)現(xiàn)了制氧容量從小到大的全系列空分設(shè)備的升級換代 ,使我國空分設(shè)備的整體性能接近 20世紀(jì) 80年代國際先進(jìn)水平 . 6 常溫 分子篩凈化填料型上塔全精餾制氬空分流程 (第六代空分 ) 常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程 ,已作為主導(dǎo)流程在國際空分行業(yè)中得到廣泛采用 .但為了進(jìn)一步提高空分設(shè)備效率、降低能耗， 20世紀(jì) 80年代初期，國外一些著名空分制造商開始將規(guī)整填料技術(shù)應(yīng)用于空分設(shè)備上，到了 20世紀(jì) 90年代采用規(guī)整填料和全精餾無氫制氬技術(shù)的空分設(shè)備已全面推向工業(yè)化應(yīng)用。杭氧緊跟國際先進(jìn)水平， 1994 年在 1000m3／ h 的制氬系統(tǒng)中采用全精餾制氬技術(shù)， 1995年開始構(gòu)思采用規(guī)整填料和全精餾無氫制氬技術(shù)的新一代空分設(shè)備。杭氧總結(jié)了 1000m3／ h 的全精餾制氬和 3600m3／ h 的上塔中使用規(guī)整填料技術(shù)的成功設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，針對新一代空分的技術(shù)特點(diǎn)，在流程計算、流程組織、流程控制和填料塔的設(shè)計制造裝配等方面進(jìn)行了深入的研究和開發(fā)，在 1996年后，全面推出了采用規(guī)整填料和全精餾無氫制氬技術(shù)的第六代空分設(shè)備 (流程見圖 6)。