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備布置，管道布置以及在設備布置、管道布置中需要注意的方面。 </p><p>　　關鍵詞 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 文獻標識碼：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。這些要求促進了空分設備技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步形成了現(xiàn)代空分設備制造技術(shù)的特點：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>　　隨著空分設備新技術(shù)能使氣體成本降低，質(zhì)量提高，因而促進了氣體的應用，而氣體應用市場的發(fā)展也促進了空分技術(shù)發(fā)展。國內(nèi)的空分行業(yè)，一方面立足自力更生、不斷進取，另一方面借鑒國外的先進技術(shù)，吸收消化，已有了長足的進步。已從第一代的高低壓流程，鋁帶盤蓄冷器的空分設備發(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，經(jīng)過加壓后的空氣到水冷塔冷卻，冷卻后的氣體進入分子篩吸附器除去水、二氧化碳及碳氫化合物，干燥的空氣進入膨脹機的增壓端，經(jīng)過增壓冷卻后的空氣進入冷箱中的精餾塔（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、液氬泵等設備）。從

5、冷箱內(nèi)分離氧、氮、氬等氣體及液體，然后進入液體儲存系統(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)壓縮流程空分設備是在第六代空分設備流程的基礎上，采用液氧泵對氧產(chǎn)品進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，使空分設備實現(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行換熱。在使液氧氣化和復熱的同時

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)壓縮流程中需設置一臺循環(huán)增壓機和一個高壓換熱器。內(nèi)壓縮流程取消了氧壓機，因而無高溫氣氧，火險隱患小，安全性好。主冷大量抽取液氧，保證碳氫化合物的積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、分子篩的布置。增壓膨脹機系統(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，增壓膨脹機系統(tǒng)的膨脹端與冷箱

8、是緊密的布置在一起的，膨脹機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備，在ZPSS項目中為雙冷箱，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、精氬塔及相關管道等。在杭氧的外壓縮流程中，冷箱內(nèi)的設備及管道都是到現(xiàn)場以后進行組裝的，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入分子篩、高溫氮氣活化分子篩管線、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的設計規(guī)范布置就可以了。液體泵應盡可能的靠近液體儲罐，這樣可以減小泵進口的管道長度，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）。空氣壓機做管道支架的時候，要注意固定管架的位置?？諌簷C都配有空氣放空消音器，消音器的位置應盡可能的離壓縮機近，在空壓機接近喘振臨界曲線時，能夠快速的放空，很好的保護壓縮機。在空壓機出口，設備一般自帶了一個膨脹節(jié)，但所受應力限制非常嚴格，配管時需要注

11、意。氧壓機的配管，主要是油路及氧氣管線。氧壓機出口壓力一般在3.0MPa，出口管線材質(zhì)為碳鋼（在設備供貨范圍內(nèi)的管線），我們一般設計時將其材質(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計規(guī)范的要求配管就可以了。油路管線配管時要注意高位油槽的位置以及視鏡高度。壓縮機廠房內(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，而且不影響壓縮機冷卻器的抽芯，但要注意循環(huán)水出地面與冷卻器相連時要在根部增加法蘭，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、增壓膨脹機系統(tǒng)、冷箱等的管道的布置。這三部分的管道都需要應力計算，膨脹機系統(tǒng)管道相對簡單，但溫度及壓力相對較高，配管時注意管道應力及設備口受力。分子篩的配管相對復雜一些。 </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氣加熱還原）。 </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、液空的空分設計中，其對液體管線的配管要求很多，要注意法液空企業(yè)的設計標準規(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)是氧氣進入終端用戶前的氧氣減壓閥組。按照氧氣站設計規(guī)范，要做成單獨建筑物。終端用戶需要的氧氣壓力不高時，需要減壓才設置的。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，壓力能達到3.0MPa左右。外壓縮流程中氧壓機出口壓力也能達到3.0MPa左右，氧氣進入氧氣

16、球罐儲存，然后進入減壓閥室減壓向外輸送。在減壓閥室配管時，根據(jù)氧氣站設計規(guī)范要求氧氣減壓閥進出口管線要設置阻火器，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目設計的過程中總結(jié)出來的一些經(jīng)驗，希望能夠跟剛接觸空分設計的同事一起分享。 </p><p><