印尼40000Nm3/h空分

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1.概述

制氧站为熔融还原炉及配套设施提供氧气和氮气。制氧站拟选40000Nm3/h空分装置。制氧工艺采用全低压分子筛净化吸附、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、产品氧气内压缩、产品氮气外压缩、产品氩气内压缩的工艺流程。空分装置与熔融还原炉配套分步实施。本工程氧气站内设有主要工艺设备如下：

（1）40000Nm3/h空气分离设备4套；

（2）30000Nm3/h、1.2MPa氮气透平压缩机4台；

（3）6000Nm3/h、0.8MPa氮气透平压缩机4台；

（4）液体贮槽6座1000m3液氧贮槽2座，1000 m3液氮贮槽2座，10m3液氩贮槽2座。

2.工艺流程及特点

原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机，经压缩机压缩后进入空气冷却塔冷却。空冷塔上部冷却水为经水冷塔冷却后的水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。

经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳、乙炔和水分被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化器的切换周期约为480分钟，定时自动切换。

净化后的加工空气分为三股：一股被抽出作为空分自用仪表空气和产品工厂空气；一股去空气增压机继续增压；剩下的大部分空气直接进入低压板式换热器，被返流气体冷却至饱和温度，出板式换热器冷端直接进入下塔进行精馏。

由增压机增压的空气分为二股排出：（1）在增压机第一级抽出一股空气，节流后作为产品仪表空气；（2）另一股空气在增压机中继续增压，被冷却后进入板式与高压液氧换热，换热后的高压液空经节流阀节流后送入下塔。

空气经下塔初步精馏后，获得液空、纯液氮和污液氮，并经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，经液氧泵压缩后进入板式换热器，复热后的低压氧气（1.0MPa）出冷箱，通过低压氧气管网供给用户。另抽取部分液氧过冷后作为液氧产品送入液氧贮槽。

从下塔顶部抽出液氮，经过冷器过冷后作为产品进入贮槽，另一部分经液氮泵压缩后进入板式换热器，复热后出冷箱，进入氮气管网。

下塔顶部抽出部分压力氮气，经板式换热器复热后出冷箱，一股经低压氮气压缩机压缩到0.8MPa，进入低压氮气管网，另一股经中压氮压机缩到1.2MPa，进入中压氮气管网。

从上塔上部引出污氮气经过冷器、板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。

从上塔顶部抽出常压氮气，经过冷器、板式换热器复热出冷箱作为预留氮气产品，用户需要时送往用户氮气管网，用户不需要时送往水冷塔。

在上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔，粗氩塔底部的回流液体经液氩泵加压后送入上塔；氩馏份经粗氩塔精馏后得到粗液氩，并送入纯氩塔中部，经纯氩塔精馏后在塔底部得到纯液氩。工艺流程主要特点：

（1）本装置采用全低压分子筛净化吸附、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、产品氧气内压缩、产品氮气外压缩的工艺流程，运行可靠、流程先进、操作方便、设备配置合理、安全低耗。

（2）空气预冷系统采用污氮气、氮气冷却循环水，操作弹性好，充分利用干燥污氮气及多余氮气。空冷塔结构采用必要、可靠的防液泛措施，防止雾状游离水带入分子筛吸附系统。

（3）分子筛吸附系统采用活性氧化铝+ 分子筛双层结构，长周期切换。吸附剂和切换阀门使用寿命长，系统切换损失小，床层阻力小，并有防止分子筛吹翻措施和可能吹翻的处理措施。再生加热器采用节能型蒸汽加热器（电加热器备用）。

（4）分馏塔的上塔(低压塔)、氩塔采用规整填料塔。大大降低塔的阻力，氧、氩提取率进一步提高。

（5）透平膨胀机采用增压机制动工艺，从而减少了膨胀空气量，使精馏塔上塔工况稳定。

3.空分设备的配置

根据氧气氮气平衡结果，单炉氧气用量37580Nm3/h，单炉氮气（1.0MPa）平均用量28100 Nm3/h，单炉氮气（0.4~0.6MPa）平均用量5980 Nm3/h。

3.1空分装置性能参数

3.2主要设备技术参数

空分装置主要包括空气压缩系统、空气预冷系统、空气纯化系统、分馏塔系统、增压透平膨胀机系统、氮气压缩系统和液体贮存汽化系统。

3.2.1空气压缩系统

（1）自洁式空气过滤器

处理空气量420000m3/h

过滤效率99.96%（1m）

过滤阻力450～650Pa

（2）空气透平压缩机

吸入空气量210000 m3/h

电机功率～18000kW

（3）空气增压机

吸入空气量55000Nm3/h

排气压力～2.8MPa(A)

电机功率～4500kW

3.2.2空气预冷系统

（1）技术参数

处理气量203000Nm3/h

空气入口压力0.59 MPa (A)

空气出口压力0.58MPa (A)

空气进塔温度110

空气出塔温度～16

（2）主要设备参数

1)空气冷却塔

型式填料塔

主体材料16MnR

2)水冷却塔41台

型式填料塔

主体材料16MnR/Q235-B

3)常温离心水泵

扬程60m

流量425m3/h

4)低温离心水泵

水泵扬程90m

流量106m3/h

5)冷水机组

制冷量150万kcal/h（标准工况）

电机参数电压380V功率315kW

3.2.3空气纯化系统

（1）技术性能

处理空气量203000Nm3/h

吸附前CO2含量400ppm吸附后CO2含量1ppm（2）主要设备参数：

1）分子筛吸附器

型式立式双层床

塔内件材质304

筒体材质16MnR

2）电加热器

型式立式

功率1400kW/台

3.2.4分馏塔系统

加工空气量203000Nm3/h

3.2.5增压透平膨胀机系统

增压端：

流量33000Nm3/h

入口压力0.56MP（A）

出口压力0.78MP（A）

膨胀端：

流量33000Nm3/h

入口压力0.73MP（A）

出口压力0.14MP（A）

3.2.6氮气压缩系统

（1）离心式低压氮压机

压缩机排气量6000 Nm3/h

吸气压力8kPa

排气压力0.8MPa

电机功率～750kW

（2）离心式中压氮气机，1台

压缩机排气量30000 Nm3/h

吸气压力8kPa

排气压力1.2MPa

电机功率～2700kW

3.2.7液体贮存汽化系统

4套空分装置共用1套液体贮存气化系统，该系统具备1套空分系统故障时连续外供24h的能力。

（1）液氧贮存汽化系统

1）粉末珠光砂绝热液氧贮槽，1座

公称容积2000m3

工作压力~10kPa

2）离心式液氧泵2台

流量4000Nm3/h

压力2.5MPa(G)

3）蒸汽水浴式汽化器，1台

流量40000Nm3/h

压力2.5MPa(G)

蒸汽耗量11500kg/h

4）离心式液氧泵（充槽车）1台

流量24m3/h

压力0.8MPa(G)

（2）液氮贮存汽化系统

1）粉末珠光砂绝热液氮贮槽，1座

公称容积2000m3

工作压力~10kPa

2）离心式液氮泵，2台

流量40000Nm3/h

压力2.5MPa(G)

3）蒸汽水浴式汽化器，1台

每台流量40000Nm3/h

压力2.5MPa(G)

蒸汽耗量11500kg/h

4）离心式液氮泵（充槽车）1台

流量24m3/h

压力0.8MPa(G)

（3）液氩贮存系统

1）粉末珠光砂绝热液氩贮槽，1座

公称容积1000m3

工作压力~10kPa

2）液氩泵（充槽车）2台，离心式

流量24m3/h

压力0.8MPa(G)

4.工艺布置

每套空分装置分别设置一座压缩机主厂房、一座预冷水泵间和一座增压透平膨胀机间，压缩机主厂房的长度为48m，跨度18m，内设离心透平空压机1台、离心空气增压机1台、中压氮压机1台、低压氮压机1台及10t桥式起重机1台；预冷水泵间长度为23.5m，宽度7.5m，内设预冷水泵4台，螺杆式制冷机1台及5t手动葫芦；增压透平膨胀机间长度为16.2m，宽度9m，内设增压透平膨胀机2台及5t手动葫芦。

区域内管道均采用架空敷设至制氧区域外1m，与公辅管网接口处设切断阀和流量计，采用自然补偿或方形补偿器进行补偿；接口管道参数见表：

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