空分工艺流程说明

　 2.2.2 工艺流程简述

　2.2.2.1压缩、预冷

　原料空气通过空气过滤系统，去除灰尘和机械杂质。过滤后的空气由多级压缩机压缩到工艺所需压力，然后进入空冷塔进行冷却。压缩过程中产生的冷凝疏水在厂房内凝液罐中汇集后，由凝液泵加压送入循环回水管线。

　空气自下而上穿过空冷塔，以对流形式被循环冷却水和低温冷冻水分段冷却，同时也得到了清洗。

　在空冷塔底部，空气被由冷却水泵送入的循环冷却水预冷。

　在顶部，空气由冷冻水泵送入的冷冻水进一步冷却。

　低温冷冻水是在水冷塔中产生，其产生的原理是利用从冷箱来的干燥的污氮气汽化小部分循环冷却水，水在汽化过程中吸收热量，同时使冷却水的温度降低。

　空气离开空冷塔的温度越低，对于下游空气纯化单元的负荷就越小。

　空气中的少量化学杂质也被冷却水吸收。

　空冷塔和水冷塔为填料塔，在空冷塔顶部设置有除沫器以去除空气中的水雾。

　2.2.2.2 吸附净化

　空气纯化单元包括两台交替运行的分子筛吸附器，压缩空气通过吸附器时，水、CO2、氮氧化合物和绝大多数碳氢化合物都被吸附。

　吸附器交替循环，即一只吸附器吸附杂质而另一只吸附器被再生。吸附和再生过程顺序自动控制以保证装置连续运行。采用来自冷箱的污氮对吸附器进行再生。再生时吸附器与吸附流程隔离，再生气放空。与吸附流程隔离的吸附器先卸压，然后先用经蒸汽加热器加热的低压污氮进行再生，然后用从蒸汽加热器旁路来的冷低温氮气对吸附器进行冷却，之后再用吸附后的空气对吸附器升压并返回吸附流程。再生循环主要有下面几个组成部分：

　泄压－加热－冷却－增压

　单台吸附器的设计切换周期不少于4小时。

　法液空流程的纯化单元设置特殊再生加热器，必要时可用特殊再生加热器进行特殊再生。

　针对厂区空气中CO2含量波动大的特点，在分子筛吸附器空气出口设有CO2在线分析仪，可以随时监测吸附器的运行工况，从而保证出口的CO2组分满足工艺要求。

　净化后的空气分为两股：其中一股进入低压换热器；另一股去空气增压机增压。

　2.2.2.3 空气精馏

　净化后的空气分为两部分：

　一部分净化空气主气流直接进入冷箱，并在低压主换热器中与返流产品进行热交换而冷却至接近于露点。

　这股气流然后进入中压塔底部作首次分离。上升气体和下降液体接触后氮的含量升高。中压塔顶部的氮气在主冷凝蒸发器中被沸腾液氧冷凝成液氮作为中压塔的回流液。

　另一部分净化空气经增压机压缩后部分送入透平膨胀机的增压端中增压后送入冷箱，在冷箱的高压主换热器中与高压氧换热被液化，然后经过高压节流阀节流后作为回流液进入中压塔和低压塔。

　剩余部分增压空气在高压主换热器中冷却至适当温度抽出，然后经透平膨胀机膨胀端膨胀后送入中压塔。

　从上到下，中压塔产出如下产品：液氮产品、低压氮气产品（下游MTO装置启动时的氮气）、中压氮气产品、污氮回流液、富氧液空。

　液氮产品经过过冷器后作为液体产品输出，部分送入贮槽。

　中压氮气在低压主换热器中被汽化并复热作为氮气产品输出。在进低压主换热器前，中压塔抽出来的液氮已经过液氮泵压缩至中压氮气产品压力。

　低压氮气从中压塔顶部抽取，经过低压主换热器中被复热后送出。低压氮气也包括下游MTO装置启动时所需的低压氮气，该股氮气在送出冷箱后经节流减压至常压进入氮压机增压至规格压力。

　污氮回流液和富氧液空在过冷器中过冷后，经节流送入低压塔。

　低压塔产生如下产品：在底部的液氧、在顶部的污氮。

　从低压塔的底部抽出液氧，送入高压液氧泵增压至产品压力后，进入冷箱内高压主换热器在其中被汽化并复热作为高压氧气产品输出。

　高压液氧泵采用3×50%配置，两台满负荷运转，另一台冷备，当运行的这两台泵其中有一台发生故障时，备用泵立即投用工作。

　在低压塔的顶部抽出污氮，复热后出冷箱，一部分送到分子筛吸附器做为再生气体，剩下的被送到水冷塔。

　2.2.2.4 液氧、液氮储存及气化

　（1）液氧贮槽和后备系统

　来自低压塔的液氧产品经过过冷器后可送入3,000m3的液氧贮槽。后备系统自动启动时，贮槽中的液氧产品经过高压液氧后备泵升压至所需压力后，在水浴式汽化器中汽化作为紧急情况时的后备高压氧气产品输出。

　配置两台低压液氧后备泵（2×100%，排压0.9 MPag，连接到汽化器，）用于生产低压氧气。

　另外，低压液氧后备泵后预留液氧充车接口。

　（2）液氮贮槽和后备系统

　来自中压塔的液氮产品经过过冷器后送入3,000m3的液氮贮槽。当需要启动低压液氮后备系统时，贮槽中的液氮产品可经过低压液氮后备泵升压至所需压力后，在水浴式汽化器中汽化作为低压氮气产品输出。当需要启动高压液氮后备系统时，贮槽中的液氮产品可经过高压液氮后备泵升压至所需压力后，在水浴式汽化器中汽化作为高压氮气产品输出。

　从低压液氮后备泵出口接出一根液氮装车线。液氮装车设施包括快速切断阀、手阀、安全阀。后备系统设置返液氮至精馏塔的管线。增加外购液氮至后备液氮罐充装装置，进口为低温阀门。

　事故氮气的生产，来自液氮贮槽的液氮，进入事故液氮后备泵增压至1.0MPag。之后液氮送入空浴式蒸发器和与之串联的电热式蒸发器。

　后备系统液氮贮槽2130-V50中液氮经过高压液氮后备泵2130-P53A/B增压至8.5MPaG后，经过高压液氮汽化器2130-E53复热至常温后送入高压氮气缓冲罐2130-V04，再送入高压氮气管网。高压氮气缓冲罐2130-V04后设置压力控制阀，保持高压氮气管网稳定在6~8.0MPaG。当高压氮气管网压力低于6 MPaG，启动高压液氮后备泵给高压氮罐充压，当高压氮气罐压力达到8.5 MPaG，停高压液氮后备泵。

　2.2.2.5冷量的制取

　装置所需的大部分冷量由增压透平膨胀机组膨胀制冷和高压液空节流时产生制冷所提供。

　2.2.2.6 稀有气体粗提装置

　（1）贫氪氙的提取

　氪和氙比空气中主要成份的沸点均高，因此它们在空分装置中积聚在温度较高的塔底。抽取低压塔主冷凝蒸发器底部的含Kr/Xe的液氧，经过液氧过滤器除去N2O，送入贫氪氙塔中精馏，在贫氪氙塔的底部得到纯度约0.2%的氪氙液体；而大部分液氧在塔中被气化，之后返送至低压塔内。积聚塔底部设有冷凝蒸发器, 来自中压塔的中压氮气作为热源，冷凝后的液氮送至低压塔。

　（2）粗氖氦的提取

　抽取中压塔顶部含Ne/He的气氮，送入粗氖氦混合液塔精馏，在塔顶部通过粗氖氦冷凝器得到氖氦气体产品；塔底部的液氮返送回中压塔内。

　（3）产品输送

　贫氪氙、粗氖氦由液体产品泵通过真空管道送到界区外稀有气体精制装置。

　2.2.2.7仪表空气和工厂空气的供应

　正常生产时仪表空气和工厂空气由空分装置供气，开车和空分故障时由空压站供气；

　仪表空气由空分装置空气增压机一级出口抽取。每套空分抽取气量为11000Nm3/h，0.97MPa（G）的压缩空气，其中6000Nm3/h用于仪表空气，5000Nm3/h用于工厂空气。

　来自三套空分共18000Nm3/h的仪表空气进入仪表空气缓冲罐（2160-V02），经仪表空气压力调节阀减压后送全厂使用。

　为保障全厂仪表空气用气安全，仪表空气压力调节阀采用两台调节阀，其中一台作为备用。从三套空分装置空气增压机末级出口共抽取3000Nm3/h，4.8MPa（G）的压缩空气送入仪表空气储罐（2160-V01A/B）,作为全厂事故时仪表空气储罐的补充气源。

　事故仪表空气储罐选用两台，储罐工作压力4.8MPa（G），为单台全容积~134m3，两台总容积~264m3。事故工况下可连续向全厂供应0.7MPa（G）（出仪表空气界区）的仪表空气≥30分钟。

　事故工况时，经仪表空气压力调节阀减压后送全厂使用。为保障全厂仪表空气事故时用气安全，仪表空气压力调节阀也采用两台调节阀，其中一台作为备用。

　2.2.2.8 空压站

　空压站用于空分装置开车前为全厂提供仪表空气和工厂空气

　空气经过空气过滤器进入离心式空气压缩机入口，经压缩机压缩到1.0MPag后，高温、饱和的湿空气由压缩机排出后直接进入干燥机，其中先进入干燥机的一塔对其进行加热，后进入后冷却器，再进入气水分离器，液态水份被分离后再进入另一塔进行干燥，达到压力下的露点温度≤-45℃后干燥空气，送到仪表空气缓冲罐或工厂空气缓冲罐，再经过管道送到各用户。

　150分钟后，被加热的塔由旁通阀旁通，高温、饱和的湿空气直接进入后冷却器冷却，再经过气水分离、干燥进入使用管网，而由干燥机的出口引一部分气流经过节流孔，完成对被加热的塔冷吹，这一部分气流最后由再生排气口排出。

　85分钟后，冷吹结束，开始升压；5分钟后双塔压力均衡，4小时整，双塔切换，干燥机进行另外一塔的再生过程。如干燥机处于露点监控状态，在升压结束后，干燥机根据出口露点情况切换。

　合格的仪表空气和压缩空气被送入相应的管网，仪表空气和工厂空气的气量可以根据实际生产需要灵活分配。

　2.2.2.9 氮气增压

　0.4MPaG氮气管网引出30000Nm3/h 0.4MPaG氮气，通过减压阀减压至常压，送入氮气压缩机增压至0.9MPaG后，供MTO装置开车使用。氮气压缩机采用多轴离心式压缩机。

　另全厂装置开车前，可通过该氮气压缩机压缩空气，供全厂管道吹扫使用。