制纯氧设备【一种新型低纯氧设备的流程设计开发】

时间：2019-05-21 03:22:43　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：随着化工市场的发展，个性化空分设备越来越重要，本文就是针对市场的发展，开发的一项针对性比较强的一种流程组织。在将来这种设备会越来越多，这个市场会越来越大。　　Abstract: With the development of chemical markets, individual air separation plant is more and more important. This paper aims at development of market, develops a process organization with stronger pertinence. This kind of equipment will be more and more and its market will become increasingly large in the future.
　　关键词：低纯氧空分设备；个性化；低能耗
　　Key words: low-oxygen air separation plants；individuation；lower energy consumption
　　中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）03-0027-01
　　随着目前煤化工市场的发展，根据煤化工流程工艺的不同，现在煤化工用户方对氧气产品都有了个性化要求：不但压力差别很大，纯度要求也有很大变化。具体情况，具体定制。这个情况就要求制氧设备厂家根据市场要求，进行个性化设计制作。
　　目前，我们根据市场要求开发出一种低纯氧设备，这种设备特点：
　　①氧气纯度低，只有（45-60）%纯氧，直接从冷箱内送至煤化工用户，中间不用配比，不用增设配气装置。②压力为40-80千帕（表压），直接满足用户要求，不用在设置氧气加压装，不用增设额外加压装置。③单位能耗比较低，相当于一般制氧能耗的40%。能够节省运行成本。④相对别的制氧设备，静设备比较多，常规维护更换量比较小，运行费用最低。⑤本套设备总高度仅为一般制氧设备的一半高。将来的安装费用得到一定程度降低。
　　本套开发出来的制氧设备具体情况如下：
　　产品指标
　　具体配置如下：
　　①空气压缩系统。本套空分设备配置的空气压缩系统，由一台空气过滤器和一台离心式空气压缩机组成，相对一般空分设备的空压机出口压力为6.2bar（A），我们本套设备的空压机排压为3.8bar（A），由于压力得到大幅度减少，仅空压机的能耗就得到很大的节省。空压机排压为3.8bar（A）的轴功率为1857KW，空压机排压为6.2bar（A）的轴功率为2510KW，空压系统节省电耗653KW，节省幅度达到26%（处理空气量为26500Nm3统。本套空气预冷和纯化系统相比于一般空分设备的预冷和纯化系统都是一样的，都是由空冷塔，水冷塔，水泵，分子筛吸附器，电加热器组成。其能耗也是一样的。③分馏塔系统。由于氧气产品纯度只有60%，相比于一般空分设备氧气纯度达到99.6%，产品纯度大幅度的降低，分馏难度也得到一定程度的降低。反映到设计参数上就是上下塔的工作压力得到降低，由于工作压力的降低对精馏过程是个巨大的利好消息。因为精馏压力对精馏效果影响巨大，在同样的精馏效果条件下，精馏压力的降低将大大减少精馏过程所需要的最小理论塔板数，在本套空分设备中，可以减少理论塔板数18%。
　　由于产品压力要求60千帕，同时要尽量降低上塔的工作压力和降低冷箱高度，我们就采用上塔直接坐到基础上，通过液体泵把上塔产生的液体送到主冷上去。氧气的压力提高通过液体位差的因素，把氧气压力提高起来，而不是通过传统的外加压或者提高上塔整体压力来实现，相对于传统方式，本套空分采用的自增压方式更节能，便利。上塔直接坐地，相比于常规空分设备来讲，占地面积略有扩大，但设备总高度得到大幅度降低（能够降低50%），能够直接减少建设安装费用。
　　相比于常规空分装置，由于本套冷箱的运行压力较低，冷损也相对较小，能够少9%左右，故节能9%左右（运行能耗上）。
　　本套空分分馏系统设备组成：①下精馏塔采用新型筛板塔，精馏效率高于传统筛板塔约12%。②上塔采用高效填料塔，精馏效率高。保冷箱充气使用返流污氮气，冷箱顶部设置平衡盒，这样既能保证湿空气不致向冷箱内渗漏，更能有效防止冷箱超压。③高效铝制板翅式换热器。最小温差能做到1度，相对常规换热器来讲，由于温差引起的冷损要小，能够节能。④由于相比于一般冷箱，本套设备的冷损比较小一点，因此，所配置的制冷装置——膨胀机也相对要小一点，从而设备直接投资能减少一点。
　　在本套新流程没有开发出来之前，我们化工单位一般流程组织是：先上一套常规空分装置（这套装置制取的氧气纯度是99.6%，压力基本是常压），然后后面在上一套加压装置，将氧气压力升高到我们需要的60千帕。在加一套空气压缩系统，将空气增压到60千帕，根据一定的比例和60千帕的纯度为99.6%氧气混合，混合后的氧气送到用户使用，由于后面所加的空气配气压缩系统的气源是直接从大气中抽取气体，因而不可避免的要把大气中一定量的水分和酸性气体带入，从而造成后面纯度为60%的混合氧气要含一定量的水分和酸性气体，这些有害杂质（水和酸性气体）在后面的化工反应中会对设备造成一定程度的损坏。其组织路线示意图如图1。
　　我们现在的流程设置相对以前流程简化多了，直接上一套我们开发的新型流程设备，直接把氧气制取到60%的纯度，并且出冷箱压力直接达到我们要求的60千帕，不需要在外加氧气加压设备和后面的空压配气装置，以及混合装置。并且出来的气体不含一点水分和酸性气体，相比于以前装置，不会造成后继化工设备的损坏。
　　通过以上的对比，我们知道现在新型开发的工艺流程的优势之巨大，不单单一次性投资得到大幅度降低，并且运行费用也得到大幅度降低——主要体现在运行能耗上的降低。但是本套设备也有不足之处，就是在供运行的过程中，不能像一般空分设备那样产生副产品——纯度为99.6%的液氧。由于产生的液体纯度不高——仅为60%，一般空分设备的主冷安全问题在本套设备中也表现的不突出（注：液氧纯度越高，越容易发生碳氢化合物的聚结爆炸），在本套空分设备中用于防爆的投资也得到一定程度的降低。
　　通过以上对比介绍，总之，本套新流程技术的开发，具有极大的市场价值和推广价值，本新型空分设备流程的开发，也标志着空分设备脱离了原来固定模式的市场运行情况，个性化空分设备设计制作时代的到来。为祖国的新型化工技术的发展贡献出自己的力量。
　　参考文献：
　　[1]李化治.制氧技术95年版本.
　　[2]马大方.空分设备产业应对经济危机的措施分析[J].深冷技术，2010（6）16-22.
　　[3]廖治鹏.大型低温空分装置的技术现状及前景趋势[J].通用机械，2006（12）16-20.

制纯氧设备【一种新型低纯氧设备的流程设计开发】

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