兖矿国泰空分技术附件

兖矿国泰空分技术附件内容摘要：

压力 ~0,45 MPa(G), 流量约 350Nm3/h的仪表空气。  密封氮气（开车时可用干燥仪表空气代替） 供合同装置低温液氧泵密封用 :  流量 20Nm3/h  压力 ~(G) 供合同装置低温液氩泵密封用 :  流量 10Nm3/h  压力 ~(G) 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 13/172 页 合同装置的操作弹性及操作特性 操作弹性 本制氧装置预计在不外加任何设备以及主空压机不放空和增压机出口气体不回流的情况下，能以设计氧产量的 70%~105%（设计条件下）变 负 荷工况范围内运行。 装置运行负荷的调整将通过调节进冷箱的空气流量来控制，可自动变负荷也可手 动。  合同装置利用率 在用户按照操作说明和建议进行操作和维护的情况下，按一天运行 24小时考虑，装置的年运转率为 98%（约每年 8600小时）。  操作周期 在正常运行情况下，装置需要完全解冻的操作周期为： 3年。  启动时间 彻底加温解冻后，从膨胀机启动到获得设计产品的流量和纯度所需的起动的时间：氧、氮产品不大 于 36 小时；在氧、氮产品达到设计的流量和纯度后，氩产品约再加 20小时。 采用低温液氮回灌分馏塔 , 启动时间不大于 24小时。 短暂停车后重新启动得到氧气所需的时间为：  停车 4小时 约 2小时  停车 24小时 约 6~8小时  解冻时间  装置排液后加温解冻时间：≤ 24小时。 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 14/172 页 附件 装置各种工况下的能耗表 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 15/172 页 附件 装置的物料平衡表 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 16/172 页 第二章 工艺和设备描述 附件 21 总体平面布置图 附件 22 流程示意图 (PFD) 附件 23 DCS结构图 附件 24 电控单线示意图 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 17/172 页 2. 工艺和设备描述 概述 本制氧装置流程使用填料塔的 液氧泵内压缩工艺并带有前端净化系统 (分子筛加活性氧化铝 )流程。 流程和工艺遵循 最先进和最通用 的国际惯例，并贯彻以稳定运行为前提的设计模式。 本装置的安全设计将在第。 本制氧装置可分为如下主要流程单元设备：  1台空气过滤器 (F01)  1台空气压缩机 (C01)  1台空气增压机 (C02)  1台由 公 用的 蒸汽轮机 (C01D/C02D), 用于 驱动 空气压缩机 (C01)和 空气增压机 (C02)  由 1台空冷塔 (E07)、 1台氨换热器、 2台冷冻水泵 (P60A/B)和 1台氮水塔 (E60)等组成的空气预 冷系统  1套用氧化铝和分子筛的径向流双层床纯化器 (R01/R02)的空气净化系统，带 1台用于正常再生的蒸汽加热器 (E08)， 1台用于特殊再生的电加热器 (E09)  1台用于 N2/O2/Ar分离的冷箱，主要构成如下： 换热器包括：  1 组主换热器 (E01)  1 台过冷器 (E03)  1 台主冷凝蒸发器 (E02)  1 台粗氩冷凝器 (E10)  1 台精氩塔冷凝器 (E16)  1 台精氩塔蒸发器 (E15)  1 台蒸发氩冷凝器 (E34) 精馏塔包括：  1 只中压塔 (K01)  1 只低压塔 (K02) 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 18/172 页  1 只纯氮塔 (K03)  1 只粗氩塔 (K10)  1 只精氩塔 (K11) 低温流程泵包括：  2 台液氧泵 (P03A/B)  2 台粗氩泵 (P10A/B)  1台带透平增压机 (D01C) 的透平膨胀机 (D01)  1台带电机制动的低温液体膨胀机 (D02)  1套 1000M3液氧贮槽系统  1套 500M3液氮贮槽系统  1套 500M3液氩贮槽系统  1台 200M3, 球 罐 此外，这套装置还包括如下辅助设备：  1套过程控制的操 作仪表和分析仪器  1套制氧装置的电气设备 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 19/172 页 流程描述 压缩、预冷和前端净化 从进口空气过滤器 (F01)出来的流程空气被去除了尘埃和其他机械杂质后，经过多级离心空压机 (C01)压缩至所需压力 ， 经后 冷却器常温水 冷却 后 进入单级空冷塔 (E07)，空气 在空冷塔 中 经 低温水进行冷却清洗后送至吸附器。 大量有害元素像 SO2， SO3， NH3可以被去除。 该低温水是通过循环水在氮水塔 (E60)冷却后得到的。 所采用的单级空冷塔与两级塔相比，主要优势是： 方便维护，安全性高：水为闭式回路并不与总的冷却水管相连，这样 冷却水就无尘埃，且限制了水受碳氢化合物污染后再污染空气的可能性。 可靠性更高：因是闭式回路流程，所以无足够的水完全装满空冷塔，因而也就 没有使水进入吸附器甚至冷箱的可能性。 从空冷塔 (E07)出口出来的空气通过由两只充填氧化铝和分子筛的纯化器 (R01)和 (R02)所组成的一个吸附水、二氧化碳和碳氢化合物的吸附系统。 这两个纯化器交替运行：当一只在运行的时候，另一只被来自冷箱的污氮再生。 在吸附剂加热再生阶段，常规再生时，污氮气在一再生蒸汽加热器 (E08)中加热至约164℃后送到纯化器；必要时可用特殊再生 电加热器 (E09)加热至 290℃进行特殊再生。 所采用的径向流双层床吸附器有如下优点：  占地面积小  减小压降  无床层流态化的危险 空气精馏 净化后的空气分为三部分： 一部分净化空气主气流直接进入冷箱，并在主换热器 (E01)中与气态产品进行对流热交换而冷却至接近于露点。 这股气流然后进入中压塔 (K01)底部作首次分离。 上升气体和下降液体接触后其氮含量升高。 所需回流液来自中压塔顶部的主冷凝蒸发器 (E02)中被沸腾氧气冷凝的液氮。 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 20/172 页 另一部分净化空气经增压机 (C02)压缩至一定压力中抽送入透平增压机 (D01C)中 增压后送入冷箱。 在主换热器 (E01)中冷却至适当温度抽出，然后经透平膨胀机 (D01) 膨胀后送入中压塔 (K01)。 剩余的净化空气在空气增压机 (C02)中压缩至所需压力， 然后 在冷箱的主 换热器中液化，并经一液体膨胀机膨胀后作为液体回流液进入中压塔 (K01)和低压塔 (K02)。 这股高压空气用于气化高压液氧。 从上到下，中压塔 (K01)产出如下产品：  中压氮气  纯液氮  纯氮回流液  液氮产品  低纯氮回流液  富氧液空 纯氮回流液、低纯氮回流液、富氧液空在过冷器 (E03)中过冷后，经节流送入低压塔(K02)和纯氮塔 (K03)。 一部分纯氮回流液在进入纯氮塔之前抽出作为液氮产品输出。 中压氮气则从下塔顶部抽出经主换热器复热后作为中压氮气产品输出。 低压塔 (K02)产生如下产品：  在底部的液氧  常压气氧  在顶部的污氮  在中间位置的富氩馏份 从低压塔 (K02)的底部抽出液氧，该液氧分为二部分：一部分经过冷器 (E03)过冷后作为液氧产品输出；一部分经高压液氧泵 (P03A/B) 增压至 (G)后进入主换热器 (E01),在其中被气化并复热至大气温度后作为高压氧气产品送入氧气管网。 常压氧气则直接从主冷 顶部抽出，经主换热器复热后作为产品输出。 纯氮塔 (K03)产生：  在顶部的纯气氮经主换热器复热后作为常压氮气产品输出。 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 21/172 页 氩的精馏和提取 为了提取氩，从低压塔 (K02)中间位置抽出的氩馏份被送入粗氩塔 (K10)中，在此去除氧气成份。 该塔的回流液由粗氩塔冷凝器 (E10)中的富氧液空的蒸发而产生。 然后粗液氩流入精氩塔 (K11)中分离去除氮的成份， 产品液氩送至贮槽。 贮槽中蒸发的液氩送回冷箱 ，经冷凝器 (E34)冷凝后返回储槽。 精氩塔 (K11)底部的蒸发热量由一精氩塔蒸发器 (E15)冷凝来自中压塔的少量中压氮气而产生。 被冷凝的液氮进入精氩塔冷凝器 (E16)中和污液氮同时被蒸发用于冷凝上升蒸气，从而向精氩塔 (K11) 提供回流液。 冷量需求 空分所需的冷量由二部分组成，大部分是通过透平膨胀机 (D01)膨胀低温增压空气来获得。 透平膨胀机的制动通过增压机 (D01C) 来实现。 另小部分由带电机制动的低温液体膨胀机获得。 产品输出的分配 高压气氧输出 气氧直接从冷箱输出，压力为 MPa(G)。 常压气氧输出 气氧直接从冷箱输出，压力为 MPa(G)。 液 氧输出 液氧直接从冷箱输出，送入液氧贮槽。 中压气氮输出 在冷箱的出口得到压力为 MPa(G)。 常压气氮输出 在冷箱的出口得到压力为 MPa(G)。 液氮输出 液氮直接从冷箱输出，送入液氮贮槽。 液氩输出 液氩直接从冷箱输出，送入液氩贮槽。 污氮输出 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 22/172 页 部分污氮用来再生纯化器 (R01/R02)，其余的用来冷却氮水塔 (E60)中的冷却水。 仪表和解冻所需的干燥空气 仪表空气 (在正常操作时 )和解冻所需的干燥空气在吸附器的出口处抽取并送至：  仪表空气管网  透平膨胀机的加热、解冻和 吹扫 (必要时 ) 密封氮气 正常运行时，出冷箱中压氮气。 液体排放蒸发器 所有排放的低温液体收集在一只排液蒸发器 (E80)中，由此蒸发至大气。 气体的排放 装置所排放的气体在向大气放空之前应先通过消音器 (S01,S02)。 设计文件的编制 设备由卖方根据其规范和操作惯例，使用公认的设计规范而设计的。 文件用中文或中 /英文进行表达 (分卖方和权威机构所签发的若无中文、但用英文或法文进行证明、记录、图册或其他文件除外 )。 由卖方提供的所有图纸和技术文件将使用中华人民共和国法定计量单位。 本项目所采用的主要法定单位的清 单如下： 基本单位  米 (m)  公斤 (kg)  秒 (s)  安培 (A)  摄氏度 (C) 派生出来的单位  流量 Nm3/h（ 00C, kPa干空气 )  压力 kPa 或 MPa  流速 m/s  质量 kg 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 23/172 页  力 N(牛顿 )  能量 J(焦 )或 kJ(千焦 )  功率 W(瓦 )或 kW( 千瓦 ) 液化空气（杭州）有限公司 兖矿联工发化工有限公司 6 万 Nm3/h O2空分 装置技术附件 24/172 页 设备设计 以下内容仅作为设计原则，不作为工程设计范围或供货范围的规定 (特殊注明除外 )。 管道设计 通用管道  所有流程管道一般应置于地面之上。 架空管道应置于管架或管 廊中。  消防水管一般埋在地面以下。  所有进出界区的管道应尽量集中布置。 截止阀、盲板或 8字盲板若流程需要，应予安装。  管道应合理支撑以允许自由热膨胀。 转动机器的管道  为减小施加于机器和管道的连接部分的应力，对用于转动机器的管道应给予足够的柔性和适当的支撑力。  转动机器的管道布置。