淺談空分流程布置及配管

1、<p>　　淺談空分流程布置及配管</p><p>　　摘要 本文主要介紹了空分流程的種類，按照不同空分流程的設(shè)備布置，管道布置以及在設(shè)備布置、管道布置中需要注意的方面。 </p><p>　　關(guān)鍵詞 空分壓縮分子篩吸附器系統(tǒng)膨脹系統(tǒng)液體儲存系統(tǒng)減壓閥室內(nèi)壓縮外壓縮 </p><p>　　中圖分類號：TU81 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p>

2、;<p><b>　　1概述 </b></p><p>　　隨著氣體工業(yè)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)對氧、氮、氬產(chǎn)品的需求量急增，用量越來越大，純度要求越來越高。這些要求促進(jìn)了空分設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步形成了現(xiàn)代空分設(shè)備制造技術(shù)的特點(diǎn)：巨型化、規(guī)整填料塔、全精餾無氫制氬、氧氬產(chǎn)品高提取率、高純度、氣液并產(chǎn)、高自動化、多種工況、可靠性高、低能耗、運(yùn)行周期長等；對氧氮產(chǎn)品壓力要求特別高的

3、石化行業(yè)和液體產(chǎn)品量要求特別多的用戶。 </p><p>　　隨著空分設(shè)備新技術(shù)能使氣體成本降低，質(zhì)量提高，因而促進(jìn)了氣體的應(yīng)用，而氣體應(yīng)用市場的發(fā)展也促進(jìn)了空分技術(shù)發(fā)展。國內(nèi)的空分行業(yè)，一方面立足自力更生、不斷進(jìn)取，另一方面借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，吸收消化，已有了長足的進(jìn)步。已從第一代的高低壓流程，鋁帶盤蓄冷器的空分設(shè)備發(fā)展到第6代采用全低壓常溫分子篩凈化，增壓透平膨脹機(jī)制冷，規(guī)整填料技術(shù)及全精餾無氫制氬的壓縮流程

4、。 </p><p><b>　　2流程簡述 </b></p><p>　　空分流程大至是空氣經(jīng)過自潔式過濾器除去灰塵到離心式空氣壓縮機(jī)，經(jīng)過加壓后的空氣到水冷塔冷卻，冷卻后的氣體進(jìn)入分子篩吸附器除去水、二氧化碳及碳?xì)浠衔?，干燥的空氣進(jìn)入膨脹機(jī)的增壓端，經(jīng)過增壓冷卻后的空氣進(jìn)入冷箱中的精餾塔（冷箱一般是供貨商成套供貨內(nèi)部包括精餾塔、粗氬塔、精氬塔、液氬泵等設(shè)備）。從

5、冷箱內(nèi)分離氧、氮、氬等氣體及液體，然后進(jìn)入液體儲存系統(tǒng)。 </p><p>　　空分流程一般根據(jù)產(chǎn)能、終端用戶要求大至可分為內(nèi)壓縮流程、外壓縮流程。簡單的說內(nèi)壓縮流程空分設(shè)備是在第六代空分設(shè)備流程的基礎(chǔ)上，采用液氧泵對氧產(chǎn)品進(jìn)行壓縮的一種流程形式。為了使加壓后液氧的低溫冷量能夠轉(zhuǎn)換成為同一低溫級的冷量，使空分設(shè)備實(shí)現(xiàn)能量平衡，必須要有一股逆向流動的壓縮空氣在換熱器中與加壓后的液氧進(jìn)行換熱。在使液氧氣化和復(fù)熱的同時(shí)

6、，這股壓縮氣體則被冷卻和液化，然后送人塔內(nèi)參與精餾。根據(jù)熱力學(xué)原理，參與換熱的這股高壓氣體的壓力必須高于被壓縮液氧的壓力，所以在內(nèi)壓縮流程中需設(shè)置一臺循環(huán)增壓機(jī)和一個高壓換熱器。內(nèi)壓縮流程取消了氧壓機(jī)，因而無高溫氣氧，火險(xiǎn)隱患小，安全性好。主冷大量抽取液氧，保證碳?xì)浠衔锏姆e聚可能性降到最低程度。產(chǎn)品液氧在高壓下蒸發(fā)，使烴類物質(zhì)積累的可能性大大降低。外壓縮流程就是產(chǎn)品生成后，在冷箱外部加壓后直接到儲存系統(tǒng)（以氣體產(chǎn)品氧、氮為主） <

7、;/p><p><b>　　3布置 </b></p><p><b>　　3.1空分的布置 </b></p><p>　　空分主要包括冷箱、膨脹機(jī)、分子篩的布置。增壓膨脹機(jī)系統(tǒng)及冷箱的布置一般情況下是供貨商提供建議布置圖，由于增壓膨脹機(jī)系統(tǒng)的膨脹端布置在冷箱內(nèi)部，與壓縮端相連的管道盡可能的短的特點(diǎn)，增壓膨脹機(jī)系統(tǒng)的膨脹端與冷箱

8、是緊密的布置在一起的，膨脹機(jī)布置在室外的話需要做防雨棚。冷箱是整個空分中最大的整體設(shè)備，在ZPSS項(xiàng)目中為雙冷箱，主冷箱內(nèi)為精餾塔及與精餾塔相連的管道等，氬冷箱內(nèi)為粗氬塔、精氬塔及相關(guān)管道等。在杭氧的外壓縮流程中，冷箱內(nèi)的設(shè)備及管道都是到現(xiàn)場以后進(jìn)行組裝的，為單冷箱，冷箱的高度大約在60米。分子篩根據(jù)產(chǎn)能的不同，分為立式和臥式。在內(nèi)壓縮流程中，一般成套供貨商提供分子篩填料平臺以及空氣進(jìn)入分子篩、高溫氮?dú)饣罨肿雍Y管線、高溫管線上的彈簧支

9、架等。外壓縮流程中分子篩需要做平臺，以便于活性氧化鋁及分子篩的更換。 </p><p>　　3.2液體灌區(qū)的布置 </p><p>　　液體罐區(qū)的布置相對比較簡單按照相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范布置就可以了。液體泵應(yīng)盡可能的靠近液體儲罐，這樣可以減小泵進(jìn)口的管道長度，減小汽化量。 </p><p><b>　　4管道布置 </b></p>&l

10、t;p>　　4.1壓縮廠房管道布置 </p><p>　　一般較大（600mm～800mm，生產(chǎn)能力在12000～21000m3/h），溫度較高（120℃左右）?？諝鈮簷C(jī)做管道支架的時(shí)候，要注意固定管架的位置。空壓機(jī)都配有空氣放空消音器，消音器的位置應(yīng)盡可能的離壓縮機(jī)近，在空壓機(jī)接近喘振臨界曲線時(shí)，能夠快速的放空，很好的保護(hù)壓縮機(jī)。在空壓機(jī)出口，設(shè)備一般自帶了一個膨脹節(jié)，但所受應(yīng)力限制非常嚴(yán)格，配管時(shí)需要注

11、意。氧壓機(jī)的配管，主要是油路及氧氣管線。氧壓機(jī)出口壓力一般在3.0MPa，出口管線材質(zhì)為碳鋼（在設(shè)備供貨范圍內(nèi)的管線），我們一般設(shè)計(jì)時(shí)將其材質(zhì)改為不銹鋼，流速控制在15～25米范圍內(nèi)，其余管道按照氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范的要求配管就可以了。油路管線配管時(shí)要注意高位油槽的位置以及視鏡高度。壓縮機(jī)廠房內(nèi)循環(huán)水管線，一般都布置在管溝內(nèi)，這樣可以節(jié)省地面以上的空間，而且不影響壓縮機(jī)冷卻器的抽芯，但要注意循環(huán)水出地面與冷卻器相連時(shí)要在根部增加法蘭，以便日后

12、換熱器抽芯檢修。 </p><p>　　4.2空分管道布置 </p><p>　　空分管道布置主要是分子篩、增壓膨脹機(jī)系統(tǒng)、冷箱等的管道的布置。這三部分的管道都需要應(yīng)力計(jì)算，膨脹機(jī)系統(tǒng)管道相對簡單，但溫度及壓力相對較高，配管時(shí)注意管道應(yīng)力及設(shè)備口受力。分子篩的配管相對復(fù)雜一些。 </p><p>　　一般是雙層布置管道，這樣可以很好的消除管道應(yīng)力，節(jié)省配管空間（兩個

13、分子篩吸附器是交替使用的，另一個分子篩吸附器正在被通過電加熱器的氮?dú)饧訜徇€原）。 </p><p>　　4.3液體罐區(qū)管道布置 </p><p>　　液體罐區(qū)管道布置主要是氧、氮、氬液體管道及泵箱內(nèi)的液體管道布置。由于氧、氮、氬液體溫度極低（液氧-183℃、液氮-196℃、氬液-185.7℃），在液體流動過程中，產(chǎn)生一定的氣化，配管的時(shí)候要注意液體管線的坡度朝向（流程上沒有坡度要求）。在法

14、液空的空分設(shè)計(jì)中，其對液體管線的配管要求很多，要注意法液空企業(yè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在低溫液體泵入口的管線上，不能形成氣袋（雖然氣袋的高度要低于低溫液體儲罐的底部）或液袋，一旦形成氣袋或液袋，會造成低溫液體泵不能正常啟動，若能正常啟動，也會造成低溫液體泵的氣蝕，縮短泵的壽命。泵箱的配管也是如此，泵入口管線盡量的短，泵箱內(nèi)壁要用泡沫玻璃磚把低溫管道與碳鋼泵箱隔開，如果做得不好，低溫液體通過后會在泵箱外部形成霜，使冷量損失造成低溫液體汽化。泵箱內(nèi)

15、部所有支架均采用不銹鋼材質(zhì)，并用紅松木塊隔開。 </p><p>　　4.4減壓閥室的配管 </p><p>　　減壓閥室內(nèi)是氧氣進(jìn)入終端用戶前的氧氣減壓閥組。按照氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范，要做成單獨(dú)建筑物。終端用戶需要的氧氣壓力不高時(shí)，需要減壓才設(shè)置的。內(nèi)壓縮流程中，液氧從液體儲罐出來后，經(jīng)過汽化器汽化后，壓力能達(dá)到3.0MPa左右。外壓縮流程中氧壓機(jī)出口壓力也能達(dá)到3.0MPa左右，氧氣進(jìn)入氧氣

16、球罐儲存，然后進(jìn)入減壓閥室減壓向外輸送。在減壓閥室配管時(shí)，根據(jù)氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范要求氧氣減壓閥進(jìn)出口管線要設(shè)置阻火器，手動氧氣閥門手柄要伸出減壓閥室防爆墻外。 </p><p><b>　　5結(jié)束語 </b></p><p>　　以上是我個人在空分項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中總結(jié)出來的一些經(jīng)驗(yàn)，希望能夠跟剛接觸空分設(shè)計(jì)的同事一起分享。 </p><p><