2#14000m3/h制氧機工藝流程及特點簡介

安鋼制氧廠2^#14000m³/h制氧機于2001年4月1日開始安裝，預計8月底投產。該套設備由中國空分設備公司成套，空氣冷卻系統、分子篩系統和空氣分餾系統，由四川空分設備公司設計制造；DH-90透平空壓機由沈陽鼓風機廠生產，氧氣透平壓縮機由杭州制氧機廠生產；5000m³/h氮壓機和15000m³/h氮壓機由美國英格索蘭（INGERSOLL-RAND）公司生產；兩臺柱塞式中壓液氬泵和兩臺離心式循環液氬泵由法國CRYOSTAR公司生產；另外，還包括中國空分設備公司設計的六個共675m³的液體組合儲罐。儀控系統采用霍尼韋爾公司（HONEYWELL）最新的集散控制系統TPS，配有三臺操作站（GUS）和三臺遠程監視站（即PC機）。站區工程由武漢鋼鐵設計研究總院設計，循環水泵房采用了PLC控制，球罐區新增400m³的氧氣球罐兩臺和200m³的氬氣球罐一臺。

一、                                                        2^#14000m³/h制氧機空分裝置的特點

2^#14000m³/h制氧機采用全低壓分子篩吸附、增壓透平膨脹機制冷、全精餾無氫制氬、氧氣外壓縮、氬氣內壓縮的工藝流程。整個工藝流程先進，技術成熟、運行可靠，操作方便、安全低耗。   

1. 預冷系統取消冷水機組，利用氮氣進入水冷塔降低冷卻水溫度。空冷塔結構上采用了可靠的防液泛措施。

2. 氬氣產品采用液體內壓縮后再汽化的方式輸送。

3. 設計時考慮了液體回灌分餾塔措施，縮短啟動時間。

4. 裝置具有變工況運行和變負荷能力，變負荷范圍為80% -110%。

5.在系統中設置了液氧自循環系統，主冷凝蒸發器的通道采取了特殊結構，防止乙炔在液氧中積聚，確保主冷凝蒸發器和系統的安全。

6. 上塔、粗氬塔、精氬塔采用規整填料。

7. 從分餾塔下塔引出流量為600Nm³/h的壓力氮作為氧氣透平壓縮機的密封氣。

8. 利用備用膨脹機和管網中壓氮氣生產低溫液體。

二、2^#14000m³/h制氧機空分裝置主要技術參數

壓縮空氣（出空壓機系統的空氣參數）：

出口流量   75500Nm³/h（0℃，101. 325Kpa，干空氣）

出口壓力   0. 62Mpa

出口溫度   98.2℃

加工空氣：

進分餾塔流量    74750 Nm³/h

進分餾塔壓力    0. 5Mpa（G）

進分餾塔溫度    25℃

分餾塔系統性能指標：

五種工況列表如下頁：

工況Ⅰ

工況Ⅱ

工況Ⅲ

工況Ⅳ（液體工況）

本工況下兩臺膨脹機同時工作，均以空氣為介質。液氧工況和液氮工況不同時生產。

工況Ⅴ（最大液體工況）

本工況下，兩臺膨脹機同時工作，其中一臺膨脹機以空氣為介質，另一臺膨脹機以用戶提供的8000m³/h，1.0Mpa（G）的中壓氮氣為介質。最大液氧工況和最大液氮工況不同時生產。

注：⑴ 工況Ⅰ為考核工況。

⑵ Nm³/h為0℃，0. 1013Mpa（A）下體積流量，簡稱為標態（以下同）。

運轉周期（二次大加溫間隔時間）二年以上；裝置加溫解凍時間約36小時；裝置啟動時間（從膨脹機啟動到氧氣純度達到指標）約36小時；變工況范圍80—110%。

三、2^#14000Nm³/h制氧機工藝流程

原料空氣經過濾器去除其中的機械雜質及塵埃，由空壓機壓縮至0.62Mpa（A）左右進入空氣預冷系統中的空氣冷卻塔，被水冷卻和洗滌。空氣冷卻塔采用循環冷卻水和經水冷塔冷卻的低溫水冷卻，空氣冷卻塔頂部設有游離水分離裝置，以防止工藝空氣中游離水分被帶出冷卻塔。

從空氣冷卻塔出來的14.5℃左右的工藝空氣，進入分子篩純化系統。分子篩純化系統的吸附器吸附空氣中的水分、二氧化碳、碳氫化合物等雜質。兩只吸附器為臥式雙層床結構，下層為活性氧化鋁，上層為分子篩，兩只吸附器切換工作，一只吸附，另外一只再生，再生氣來自冷箱中的污氮氣，并經過電加熱器加熱。吸附器的切換周期為4小時，可定時自動切換。經由吸附器純化后的空氣水含量在-65℃露點以下，CO₂≤1ppm。

經過純化的空氣大部分進入冷箱內的主換熱器，被返流氣體冷卻到接近液化溫度（-173℃）后，進入下塔底部，進行第一次分餾。在精餾塔中，上升氣體與下流液體充分接觸、傳熱傳質后，上升氣體中的氮濃度逐漸增加。純氮進入下塔頂部的主冷凝蒸發器被冷凝，同時主冷凝蒸發器中的液氧蒸發汽化；一部分液氮作為下塔的回流液，其余液氮經過冷、節流后送入上塔。在下塔底部產生的液空經過冷、節流后進入上塔，經再次精餾，得到產品氧氣、產品氮氣和污氮。

另一股純化空氣進入增壓機提高壓力，經冷卻器冷卻，然后進入冷箱內的主換熱器，被返流氣體冷卻到-107℃左右進入透平膨脹機。這股空氣經膨脹制冷后，在熱虹吸蒸發器中與來自液氧吸附器的液氧換熱，再進入上塔參與精餾。

在最大液體工況下，從用戶中壓氮氣管網引出一股約8000Nm³/h、1.0Mpa（G）的氮氣去增壓機增壓并冷卻后，送入中壓換熱器，被冷卻到-115℃左右。其中的大部分氮氣進入膨脹機進行膨脹制冷，少部分氮氣繼續冷卻液化并經節流后進入下塔，膨脹后的氮氣返回氮換熱器復熱后進入用戶低壓氮氣管網。

氬提取采用全精餾無氫制氬的最新技術。從上塔中部的適當位置引出氬餾份，并送入粗氬塔Ⅰ進行精餾，降低氧含量；粗氬塔Ⅰ的回流液是由粗氬塔Ⅱ底部引出的并經液氬泵壓縮的液態粗氬。從粗氬塔Ⅰ頂部引出的氣體進入粗氬塔Ⅱ并在其中進行深度氬氧分離，經過粗氬塔Ⅱ的精餾，在粗氬塔Ⅱ的頂部產生含氧量≤2ppm的粗氬氣。粗氬塔Ⅱ的頂部裝有冷凝蒸發器，從過冷器后引出的液空經節流后送入其中作為冷源，絕大部分的粗氬氣經冷凝蒸發器后作為粗氬塔Ⅱ的回流液；其余部分由粗氬塔Ⅱ頂部引出并送入精氬塔。精氬塔的底部裝有一臺蒸發器，從下塔頂部引出的中壓氮氣做熱源使液氬蒸發，同時氮氣被液化。在精氬塔的頂部裝有冷凝器，從過冷器后引出的v部分液氮作為冷源，使絕大部分上升氣體被冷凝成液體，作為精氬塔的回流液，經過精氬塔的精餾，在精氬塔的底部得到純度為99.999%Ar的精液氬，即產品液氬。

為降低產品能耗，采用冷箱內液體泵壓縮、換熱器汽化的輸送方式，液氬在冷箱內經液氬泵加壓并汽化到3.0Mpa（G），送入管網。

出冷箱的低壓氧氣經氧氣透平壓縮機壓縮到2.94Mpa (G)后送入管網。低壓氮氣經15000Nm³/h氮氣透平壓縮機壓縮到1.0Mpa (G)后送入管網。另有部分管網低壓氮氣經5000Nm³/h氮氣透平壓縮機壓縮到2.5Mpa (G)后送入管網。一部分污氮經電加熱器加溫后去分子篩純化系統作為再生氣源，另一部分污氮氣與富余的純氮氣匯合后去預冷系統作為冷源。

從冷箱出來的液氧、液氮、液氬經真空絕熱管道分別輸入三個200m³的常壓平底儲罐貯存備用，并配置了三個25m³0.8MPa的增壓罐。低溫液體可由200m³ 的低壓儲罐和25m³增壓罐分別向槽車充灌。