深冷空分

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深冷空分简介

深冷空分设备可用于化工、新能源、冶金等多领域,需要大量高纯度氮气的工业生产所需。深冷空分装置采用低温冷凝发将空气转化为液态,因不同气体蒸发温度不同,进而从空气中得以分离、提纯,得以高纯度大量工业所需氮气、氧气等气体。

深冷空分工艺流程

原料空气被空气压缩机压缩到0.7~0.85MPa,然后空气在预冷机组中预冷到5~10℃,分离出大部分水份。通过深冷纯化器中吸附过滤掉剩余的水份、二氧化碳和碳氢化合物。然后空气在膨胀机中膨胀制冷以提供装置所需的冷量。空气在分馏塔主换热器中与返流的氧气、氮气、污氮气进行换热,被冷却到接近液化温度并把返流的氧气、氮气、污氮气复热到环境温度。氮气在过冷器中过冷节流前的液空和液氮。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。

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。而装置的能最主要是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。

由空气预冷系统 (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、乙快、丙烯、丙烷、重烃和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质。

深冷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。

深冷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,现在的换热器主要使用铝制板翅式换热器。

深冷空分设备的核心,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。

深冷空分正流膨胀制氮

深冷空分正流膨胀

空气正流膨胀流程一般适用于用户对氮产品的压力等级不是很高的场合(如低于0.2MPa),其流程如图所示。原料空气经去尘、压缩、预冷和净化后分为两股:一股空气进入主换热器,被返流的污氮冷却至一定温度后从主换热器中部抽出去膨胀,膨胀后进人氮塔底部参与精馏;另一股空气在主换热器被冷却到饱和温度,直接节流进入氮塔参与精馏。
这样在氮塔顶部获得产品氮气,而氮塔底部的富氧液空经过节流后进人冷凝蒸发器的蒸发侧,以冷凝氮塔顶部的气氮。从冷凝蒸发器顶部抽出的富氧空气直接进人主换热器冷端,与正流空气进行热交换,复热至常温后排出冷箱,其中一部分用于分子筛吸附器的再生,其余放空。从氮塔顶部小出的氮气,经主换热器复热至常温出冷箱,供给用户。

反流膨胀制氮

深冷空分反流膨胀

深冷空分返流膨胀流程一般适用于用户对氮产品的压力有–定要求的场合(如高于0.2MPa),其流程如图所示。原料空气经去尘、压缩、预冷和净化后进人主换热器,被返流的污氮冷却至饱和温度并有一定含湿量后,进入氮塔底部参与精馏。这样在氮塔顶部获得产品液氮和氮气;而氮塔底部的富氧液空经过节流后进人冷凝蒸发器的蒸发侧,以冷凝氮塔顶部的气氮。

从冷凝蒸发器顶部抽出的富氧空气大部分直接进人主换热器冷端,复热至一定温度后从中部抽出,进入透平膨胀机膨胀,为整个纯氮设备提供冷量。膨胀后的富氧空气,与另外一股节流后的富氧空气混合后进入主换热器冷端,与正流空气进行热交换,复热至常温后排出冷箱,其中–部分用于分子筛吸附器的再生,其余放空。从氨塔顶部引出的氮气,经主换热器复热至常温出冷箱,供给用户。

深冷空分设备规格参数

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