林德工艺流程概述

LINDEAG林德工程部0100PMC1001.0010118.01.0511102283Taiyuan011of17第一章工艺说明、总的规格以及理论原理目录页码1.简介.........................................................................................错误！未定义书签。1.1装置性能数据...........................................................................错误！未定义书签。1.2工艺说明..................................................................................错误！未定义书签。1.2.1概述.........................................................................................错误！未定义书签。1.2.2详细工艺说明...........................................................................错误！未定义书签。1.3理论原理..................................................................................错误！未定义书签。1.3.1空气的组成..............................................................................错误！未定义书签。1.3.2空气组分的化学特性................................................................错误！未定义书签。1.3.3精馏.........................................................................................错误！未定义书签。文件号版次日期项目编号章节第1页共17页LINDEAG林德工程部0100PMC1001.0010118.01.0511102283Taiyuan012of17•文件号版次日期项目编号章节第2页共17页LINDEAG林德工程部0100PMC1001.0010118.01.0511102283Taiyuan013of171.1.1概述本工艺的基本原理是利用液态空气中各组分沸点的不同将其分离成不同的组分。气态氧气和氩气产品由冷箱内的泵如同压缩液体一样对其压缩，在主换热器中得到加热，然后分配至各管线中。低压氮气在主换热器得到升温，并由涡轮压缩机压缩。为达成上述各项，空分装置由以下各部分和单元组成：-空气压缩和预冷却系统-分子筛系统，用于去除工艺空气中的水蒸气、绝大部分的碳氢化合物和CO2-换热器，用于将工艺空气冷却到其液化温度以及对产品供热-增压压缩机，用于在工艺空气进入主换热器前对其进行进一步压缩-致冷-精馏-产品的内部压缩-氮气产品的压缩-液氧/液氮/液氩的储存和后备系统有关林德供货范围内的装置组成的详细叙述见本手册的第2章文件号版次日期项目编号章节第3页共17页LINDEAG林德工程部0100PMC1001.0010118.01.0511102283Taiyuan014of171.1.2详细工艺说明空气压缩和预冷却系统工艺和规范号码见所附的工艺流程数据表（附件1）和工艺流程图空气压缩和预冷却工艺空气在机械空气过滤器（S1146）中得到净化，与灰尘和其它颗粒分离，然后由一台多级、带中间冷却的涡轮压缩机（C1161）压缩至所需的工艺压力。压缩空气在一个直接接触式空气冷却器（E2416）中以逆流的方式流过由两个不同高度注入的水以得到冷却和洗涤。在下段，空气由循环的冷却水得以预冷；在上段，空气由来自蒸发冷凝器（E2417）的急冷水得以进一步的冷却。如果需要使用额外的氮气产品（分别用于EO/EG装置的开车和未来额外的生产能力），则致冷装置（K2467）将投入运行，用于将急冷水降温至直接接触式空气冷凝器（E2416）的入口条件。向下流动的冷却水还可以除去工艺空气中的水溶性化学杂质。工艺空气冷凝器顶部的钢丝网可以去除工艺空气中的水雾。用分子筛进行前期净化空气净化系统由两个周期操作的吸附罐组成（A2626A/B）。经过充填有分子筛的吸附罐后，空气物流中含有的水分、CO2以及具有潜在危害的碳氢化合物被吸附。在一台吸附罐对空气进行净化时，可由来自冷箱的废氮气对另一台吸附罐进行再生。在加热周期中，再生气由蒸汽加热器（E2617）加热，使得分子筛释放出其所吸附的水和CO2。在冷却周期中，吸附剂由干燥的废氮气冷却。再生程序结束后，在将吸附器切换至吸附周期前应对其加压。经过分子筛系统的部分干燥、洁净空气被作为仪表风。再生周期主要包括：加热；冷却；加压；减压。在加热周期中，来自精馏单元、作为废气的再生气在再生气蒸汽加热器E2617中得到加热。蒸汽加热器中通中压蒸汽。在冷却周期中，该加热器被旁路，加热被切换为关。充分再生的一个重要迹象是在冷却周期中显示的再生峰值温度TISA2601/2602。在再生周期结束时，经过再生的吸附器投入使用，另外一台则开始一个新的再生周期。再生周期由程序自动控制。工艺致冷净化后空气的主要物流进入冷箱。气体在主换热器（E3116）中被冷却至冷气态氧和氮气流的液化温度。然后该物流被送入压力塔（T3211）的塔釜以便精馏。经过增压换热器（E3429）的加热，净化后空气的一个分支由一台带多级中间冷却的涡轮式空气增压压缩机（C1261）得以进一步的压缩。文件号版次日期项目编号章节第4页共17页LINDEAG林德工程部0100PMC1001.0010118.01.0511102283Taiyuan015of17经过空气增压压缩机（C1261）的第一段后，从该气流中分出的一个支路由一台带有后冷凝器（E3421）的透平驱动增压鼓风机（C3461）得到进一步的压缩。该支流在增压冷凝器（E3429）和主换热器（E3116）中得以冷却。该支流自主换热器（E3116）的中间段出来后在膨胀透平机（X3471）中得以膨胀，然后被进料至液体接收器（D3432）。自该接收器（D3432）出来的气态空气被进料至压力塔（T3211）的塔釜段。余下的空气物流在空气增压压缩机（C1261）的第二段得以进一步的压缩，并在后冷却器和增压冷却器（E3429）中得以冷却，然后在主换热器（E3116）得以冷却。在该主换热器中逆流的液态氧气和氮气得以汽化（内部压缩产物）。然后压缩后的空气由一个带有再生器制动的液体膨胀器（X3473）得到膨胀，进入压力塔（T3211）的下部。若该液体膨胀器（X3473）不能工作，则压缩后的空气流将由安装在液体膨胀器（X3473）旁路上的膨胀阀得到膨胀。精馏（空气分离）第一部分在压力塔（T3211）中，空气被预分离成位于顶部的纯氮气以及位于塔釜的富含氧气的液体。精馏所需的回流由对在冷凝器/再沸器（E3226,E3216）中与沸腾氧气进行热交换的气态氮气的冷凝而提供。部分液氮作为压力塔（T3211）的回流，部分液氮由氮气IC泵（P3569A/B）压缩至所需的产品压力，并在主换热器（E3116）中由增压空气得到加热，然后作为气态氮气产品离开冷箱。余下的液氮得以过冷，其主要被用作为低压塔（T3212）的回流。低压塔（T3212）内部发生最终的分离，纯氧气在塔釜，纯氮气在塔顶。来自低压塔塔釜的液氧在冷凝器/再沸器（E3226,E3216）内汽化，并可作为低压塔内向上流动的气体。液氧循环泵（P3366）通过主冷凝器/再沸器的向下流的再沸器段提高LOX的循环速率。来自低压塔（T3212）塔釜的大部分液态氧由液态氧内部压缩泵（P3568A/B）压缩至所需的产品压力。压缩后的液体在主换热器（E3116）内与增压空气进行热交换而汽化并升温，然后以气态氧气产物离开冷箱。纯的液氧产物（LOX）由低压塔（T3212）的底部排出，经过过冷，被输送至储存系统。低压塔顶部的液态氮气可作为液氮产品排出并输送至储存系统。来自低压塔顶部的气态纯氮气（GAN）在过冷凝器和主换热器中得以升温，然后经过蒸发冷凝器（E2417），在该冷凝器中，氮气对一个冷却水支流进行急冷。在需要额外的纯气态氮产品的情形下，可由至蒸发冷凝器的流料中抽出额外的气态纯氮，然后由氮气压缩机压缩至所需的压力。至蒸发冷凝器的氮气量的减少使得致冷量降低，从而需要增加致冷单元的功率。来自低压塔顶部的不纯氮气经由过冷器和主换热器离开冷箱，该氮气用于再生分子筛吸附器，然后排放至大气中。余下的不纯氮气也被送入蒸发冷凝器（E2417）。此时，再沸器/冷凝器E3216被认为是一个与浴槽式冷凝器E3221相结合的降膜或下流型冷凝器E3226。该结合在下列方面是可能的。文件号版次日期项目编号章节第5页共17页LINDEAG林德工程部0100PMC1001.0010118.01.0511102283Taiyuan016of17由于产出的全部氧气是以液体形式从低压塔的冷凝器中采出的，该液体在E3116与工艺空气进行热交换而得以蒸发（去除碳氢化合物），故而降膜冷凝器具有节能的优点、内部压缩工艺具有安全优势文件号版次日期项目编号章节第6页共17页LINDEAG林德工程部0100PMC1001.0010118.01.0511102283Taiyuan017of17氩气的精馏生产粗氩塔由两段组成，这主要是因为冷箱的高度限制。在该粗氩塔中，通过深冷精馏的方法除去氧气。来自低压塔（T3212）的富含氩气的部分气体被作为粗氩塔（T4110/T4111）的进料。粗氩塔的回流由对不含氧气的粗氩气的冷凝而提供，该不含氧气的粗氩气与来自压力塔的富氧液体在顶部冷凝器（E4116）中进行热交换。回流液自次级粗氩塔（T4111）的贮槽被输送至主粗氩塔（T4110）的顶部，该过程由回流液输送泵（P4566A/B）完成。将第一粗氩塔（T4110）的液体输送至低压塔（T3212）的操作可由回流液输送泵（P4565A/B）得以实现。次级粗氩塔（T4111）顶部产生的不含氧气的部分粗氩气通过冷凝器（E4116）采出，并被进料至纯氩塔（T4112）中。在纯氩塔（T4112）中，通过深冷精馏去除其中仍旧含有的氮气。来自纯氩塔顶部的气体在冷凝器（E4117）中与来自冷凝器（E4116）顶部的富氧液体进行热交换而得以液化，并为精馏提供回流液。为了从塔中吹扫掉被去除的氮气，顶部气体中的一部分被放空至大气中。为了能够维持精馏，来自纯氩塔贮槽的液氩在换热器（E4118）中与富氧液体进行热交换而汽化，并被进料至塔（T4112）中。纯的液氩被作为产品从纯氩塔（T4112）中采出，并被输送至液体贮存系统。文件号版次日期项目编号章节第7页共17页LINDEAG林德工程部0100PMC1001.0010118.01.0511102283Taiyuan018of17文件号版次日期项目编号章节第8页共17页液体贮存和后备系统液体产品（LOX/LIN/LAR）将被储存在液体储存罐（D7110/D7310/D7510）中。为了能有气态氧产品的后备供应，来自贮罐的液氧被泵打至所需的压力并可被储存在另一个高压贮罐中。可通过一台由蒸汽加热的水浴蒸发器使被加压的液氧得到汽化，进入氧气管线。为了能有气态氮产品的后备供应，来自贮罐的液氮被泵打至所需的压力并可被储存在另一个高压贮罐中。可通过一台由蒸汽加热的水浴蒸发器使被加压的液氮得到汽化，进入氮气管线。LIN的注入该装置装配有一个LIN注入系统。为了缩短冷却周期，来自LIN压力罐（D7331）的LIN可被注入低压塔（T3212）中，并可建立塔中的液位，以支持透平的运行。Lin