大型空分設(shè)備主要采用低壓分子篩預(yù)凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、**規(guī)整填料塔、全精餾制氬工業(yè)流程。因其產(chǎn)品氣體的壓縮方式不同，又分外壓縮和內(nèi)壓縮流程。 1、外壓縮流程：空分設(shè)備生產(chǎn)出低壓產(chǎn)品氣體，經(jīng)壓縮機(jī)加壓后 送出界區(qū)稱為外壓縮流程 2、內(nèi)壓縮流程：冷箱內(nèi)的低溫液體產(chǎn)品經(jīng)液體泵加壓到所需壓力，經(jīng)板式換熱器復(fù)熱后送出界區(qū)稱為內(nèi)壓縮流程。內(nèi)壓縮流程又分膨脹空氣進(jìn)上塔流程和膨脹空氣進(jìn)下塔流程。 3、我公司技術(shù)人員通過長期的生產(chǎn)實(shí)踐和對(duì)不同流程的分析計(jì)算，得出以下結(jié)論，供空分用戶參考借鑒。 a、在液體產(chǎn)品比例≤11%時(shí)，外壓縮流程能耗較低且操作簡單； b、當(dāng)液體產(chǎn)品比例＞16%時(shí)，內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)下塔流程能耗低于外壓縮流程； c、當(dāng)液體產(chǎn)品比例＞26%左右，內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)下塔流程能耗低于外壓縮和內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)上塔流程； d、隨著液體產(chǎn)量的增大，外壓縮流程與內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)上塔流程的氧、氬提取率都在急劇降低，而內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)下塔流程的氧提取率沒有變化，氬提取率沒有明顯的降低。 e、內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)下塔流程和內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)上塔流程的主要差異在于膨脹空氣進(jìn)精餾塔的方式。當(dāng)液體產(chǎn)量比例較小時(shí)，膨脹空氣進(jìn)上塔流程能耗低于膨脹空氣進(jìn)下塔流程，而當(dāng)液體產(chǎn)量比例較大時(shí)，膨脹空氣進(jìn)下塔流程的能耗明顯要優(yōu)于膨脹空氣進(jìn)上塔流程。

大型空分設(shè)備定期檢修是空分設(shè)備安全生產(chǎn)的重要保證，冷箱檢修的安全工作、技術(shù)方案的制定和現(xiàn)場安裝質(zhì)量的控制至關(guān)重要。 冷箱檢修首要工作就是對(duì)冷箱內(nèi)珠光砂進(jìn)行卸除，隨著空分設(shè)備規(guī)模的不斷增大，珠光砂卸除的工作量和危險(xiǎn)性也越來越大。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空分設(shè)備呈大型化發(fā)展趨勢，空分設(shè)備作為能耗大戶，受國內(nèi)環(huán)境保護(hù)和資源問題的影響，選擇合理的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)企業(yè)的發(fā)展和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重大的意義。 目前，很多大型空分設(shè)備的壓縮機(jī)都采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，工業(yè)汽輪機(jī)具有軸對(duì)稱的高速旋轉(zhuǎn)特點(diǎn)，因此運(yùn)行平穩(wěn)、磨損較小、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長。但汽輪機(jī)的安裝和調(diào)試比較復(fù)雜，對(duì)供熱、生產(chǎn)系統(tǒng)的要求較高，開停車過程較為繁瑣，周期較長，并且一次性投資較大。 空分領(lǐng)域中，電機(jī)的啟動(dòng)方式主要有直接啟動(dòng)、電抗器啟動(dòng)、自耦變啟動(dòng)和LCI軟啟動(dòng)。大型空分設(shè)備中，壓縮機(jī)組常采用的電機(jī)啟動(dòng)方式為自耦變啟動(dòng)和LCI軟啟動(dòng)。自耦變啟動(dòng)相對(duì)LCI而言，對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)的沖擊更大，但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單并且造價(jià)相對(duì)較低。LCI軟啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊非常小，同時(shí)可減輕對(duì)電機(jī)的瞬間大電流沖擊，充分保護(hù)電機(jī)。但是啟動(dòng)較為復(fù)雜，造價(jià)相對(duì)較高。 根據(jù)目前蒸汽和電價(jià)的水平，從能耗的角度來比較，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)占據(jù)一定優(yōu)勢。但能耗的高低較終取決于蒸汽和電的價(jià)格水平，如果電價(jià)進(jìn)一步下降或者蒸汽價(jià)格上升，則電機(jī)驅(qū)動(dòng)的能耗將低于汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的能耗。 大型空分設(shè)備壓縮機(jī)組采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的投資明顯高于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但是在常規(guī)的蒸汽和電的價(jià)格水平下并從設(shè)備長期運(yùn)行考慮，汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的能耗費(fèi)用相對(duì)較低。一旦蒸汽和電的價(jià)格超過能耗的平衡點(diǎn)，那么對(duì)于大型空分設(shè)備來說，電機(jī)驅(qū)動(dòng)將具有更大的競爭力。

氬氣是廣泛應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域的稀有氣體，用作不銹鋼、鋁等金屬電弧焊接保護(hù)氣和鋼鐵、鋁、鈦、鋯等金屬的冶煉吹除氣體，用于照明技術(shù)和日光燈的填充，工業(yè)電子也用氬氣作為保護(hù)氣。氬氣在空氣中的含量為0.932%，在空分裝置中，一般可將加工空氣中30%-50%的氬作為產(chǎn)品獲得，隨著制氬技術(shù)的提高及先進(jìn)的空分工藝流程和操作方法的改進(jìn)，現(xiàn)在已將氬的提取率提高到80%以上。

在空分設(shè)備事故中，因主冷引起的爆炸在所有事故中，約占一半以上，這是因?yàn)樵诩庸た諝庵?，所有未清除徹底的雜質(zhì)，較后都會(huì)匯集在主冷液氧中，由于液氧的氣化作用，這些雜質(zhì)在某些區(qū)域形成高濃度聚集，并形成結(jié)晶后析出，在氧的助燃下，產(chǎn)生爆炸，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行和員工人身安全造成極大的危害。下面，我們對(duì)事故發(fā)生的原因進(jìn)行綜合分析并找出有效防止主冷爆炸的防范措施和方法。 碳原子數(shù)相等的碳?xì)浠衔镫S未飽和度的增加，危險(xiǎn)性相對(duì)也會(huì)增加；而碳原子數(shù)不等的碳?xì)浠衔?，隨碳原子數(shù)增多而危險(xiǎn)性相對(duì)增加。碳?xì)浠衔镌谥骼湟貉踔芯奂?，和它們的沸點(diǎn)成正比、和在液氧中的溶解度及飽和蒸氣壓成反比。 主冷液氧中的碳?xì)浠衔镉袃煞N聚集形式：一是由于主冷結(jié)構(gòu)原因形成的局部不暢通，造成局部液氧干蒸發(fā)而使碳?xì)浠衔镂龀?，二是未?jīng)徹底凈化的空氣進(jìn)入冷箱參與精餾，微量的碳?xì)浠衔镂唇?jīng)充分循環(huán)和吸附而在液氧中整體超標(biāo)。另外，低液面操作或液面大幅度波動(dòng)都能使液氧中有害雜質(zhì)析出并聚集。

? ? ? ?在空分設(shè)備中主換熱器是保證整套設(shè)備性能的關(guān)鍵設(shè)備。主換熱器在分子篩預(yù)凈化流程空分設(shè)備中的作用是通過回收返流氣體的冷量，保證熱端溫差保持在設(shè)計(jì)值，為膨脹機(jī)提供足夠的機(jī)前狀態(tài)的膨脹機(jī)氣體，彌補(bǔ)設(shè)備的冷量損失，并為下塔提供設(shè)計(jì)工況下的原料氣體。下面簡要介紹一下影響主換熱器熱端溫差的幾個(gè)因素；? ? ? ?1、分子篩吸附器性能：當(dāng)分子篩吸附器存在分子篩填充量不足、床層不平、分子篩因再生不徹底而造成吸附性能差等外在原因造成空氣短路，因制造原因造成分子篩泄漏等因素，都將造成主換熱器的熱端溫差及阻力上升。? ? ? ?2、膨脹機(jī)效率：膨脹空氣出主換熱器的壓力、溫度、流量等參數(shù)都是主換熱器設(shè)計(jì)時(shí)的給定值，如果膨脹機(jī)出主換熱器的狀態(tài)正常，而膨脹機(jī)后溫度高于設(shè)計(jì)值，如果用增加膨脹量的手段維持空分設(shè)備運(yùn)行，會(huì)使主換熱器的熱端溫差越來越大，導(dǎo)致空分運(yùn)行工況破壞，無法正常運(yùn)行。檢修膨脹機(jī)，是解決主換熱器熱端溫差大的較常用方法。? ? ? ?...

粗氬塔的原料氣及冷源來自主塔又返回主塔，所以粗氬塔與主塔是密切相關(guān)、互相影響的。粗氬塔的投入需有以下條件：1)主塔工況穩(wěn)定；2)氧、氮產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量接近或達(dá)到正常值；3)氬餾分的含氬量接近正常；4)主冷液位較高，有充足的冷量。粗氬塔投入過程中，首先引出氬餾分預(yù)冷粗氬塔，然后逐漸將液空送入粗氬冷凝器。隨著粗氬塔的冷卻，粗氬塔逐漸建立起精餾工況。其標(biāo)志是粗氬塔的阻力、粗氬的純度、氬餾分的取出量不斷增加，直至達(dá)到正常指標(biāo)。開始時(shí)，主冷液位可能略有下降，隨著粗氬塔精餾的建立，主冷液位將會(huì)恢復(fù)。操作時(shí)應(yīng)注意以下問題：1)氬在上塔的富集情況不是固定不變的，氧、氮產(chǎn)品純度變化時(shí)，氬在上塔的分布將發(fā)生變化，氬餾分的組成也隨之改變。氧純度的變化對(duì)氬餾分組成的影響比較敏感，氧純度變化0.1%，氬餾分的氬含量將變化0.8%～1%。氧純度提高，富氬區(qū)將上移，餾分的含氬量下降。因此，應(yīng)保持適宜的氧純度，并保持穩(wěn)定，以獲得含氬量較高的餾分氣；2)主冷液位的波動(dòng)也會(huì)影響?zhàn)s分的組成和取出量。經(jīng)驗(yàn)表明，主冷液位波動(dòng)為5～10cm，粗氬塔就會(huì)出現(xiàn)明顯的反映；3)防止粗氬冷凝器發(fā)生氬凍結(jié)。由于操作調(diào)節(jié)不當(dāng)，液空溫度過低，冷凝器溫差增大，就會(huì)在冷凝表面有氬固化。這時(shí)冷凝量減少，氬餾分的組成以及主塔提餾段的回流比都將改變，破壞了主塔的精餾。出現(xiàn)這種情況應(yīng)首先停止粗氬塔的工作，提高粗氬冷凝器的溫度。待解凍后重新逐漸將粗氬塔投入；4)注意餾分中的氮含量。當(dāng)?shù)砍^0.1%時(shí)不但會(huì)使餾分的冷凝困難，還會(huì)使粗氬的氮含量增高，影響精氬塔的工作。因此，餾分中的氮含量一般不得大于0.01%?？傊?，粗氬塔的投入的操作應(yīng)該是逐漸增加粗氬冷凝器的負(fù)荷，過快的操作將適得其反，使整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生波動(dòng)。

在切換式換熱器中，水分及二氧化碳不可能全部、徹底清除。盡管殘留的量是極微的，但日積月累也會(huì)逐漸地堵塞切換式換熱器。在生產(chǎn)中表現(xiàn)為切換式換熱器的阻力不斷增加，氣體流通的自由截面減少，空氣量進(jìn)不來。此外，在切換式換熱器冷段，理論上已基本清除干凈了二氧化碳，但由于氣流的夾帶作用，帶入塔內(nèi)的二氧化碳量比理論含量多得多。這些二氧化碳除被吸附過濾器部分清除外，其余將在塔內(nèi)逐漸積累而使塔板、管道和閥門堵塞。加之空氣中還含有微量的乙炔及碳?xì)浠衔铮m經(jīng)乙炔吸附器吸附，其吸附效率只能達(dá)到97%左右，其余部分也將威脅到空分設(shè)備的安全生產(chǎn)。為了消除這些積聚的水分、二氧化碳、乙炔等雜質(zhì)，當(dāng)空分設(shè)備運(yùn)行到一定的時(shí)間，就需要停車進(jìn)行加溫吹除操作。另外，在空分設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，有時(shí)因設(shè)備或機(jī)器的故障而被迫停車檢修前，為了消除低溫，也必須進(jìn)行加溫吹除。在空分設(shè)備全部安裝完畢、啟動(dòng)試車前，為了清除設(shè)備內(nèi)殘存的雜質(zhì)和水分，也需要進(jìn)行加溫吹除操作。對(duì)于單體倒換使用的設(shè)備(如液空吸附器)，當(dāng)硅膠被乙炔和二氧化碳飽和時(shí)，為了恢復(fù)其吸附能力，要定期進(jìn)行加溫再生。當(dāng)膨脹過濾器、膨脹機(jī)被二氧化碳凍結(jié)時(shí)，為了解凍，也需要進(jìn)行單體加溫操作。

制氧的單位電耗W02(kW?h/m3)是氧氣生產(chǎn)的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。在空分設(shè)備制氧電耗中，空壓機(jī)的電耗占了較主要的部分。它的電耗(kw?h/h)與壓力比有關(guān)，計(jì)算公式為? e02= yo2ρ R′Tln(p2/p1)/( ψyk 3600ηTηM)?，由此可見，制氧的單位電耗大致與壓力比的對(duì)數(shù)及氧氣純度成正比；與氧的提取率及壓縮機(jī)的效率成反比。因此，在操作時(shí)，應(yīng)盡可能降低工作壓力；對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行充分冷卻，以提高壓縮機(jī)的等溫效率；盡可能地提高氧的提取率；在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，不要過高追求產(chǎn)品純度，以利于降低單位電耗。?

分子篩吸附器切換時(shí)為什么要進(jìn)行均壓：(1) 分子篩吸附器切換時(shí)先要均壓是為了保證整個(gè)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。分子篩吸附器在切換時(shí)如果不均壓，那么為了填充容器的內(nèi)部空間，會(huì)使得裝置的空氣流量和壓力突然發(fā)生波動(dòng)。(2)另外，即將投用的分子篩吸附器若不先進(jìn)行均壓，切換時(shí)則會(huì)受到空氣的強(qiáng)烈沖擊，使隔柵變形甚至損壞。鋁膠和分子篩也因?yàn)槭軟_擊而相互磨擦擠壓，產(chǎn)生粉塵微粒后進(jìn)入吸附劑內(nèi)通道，造成堵塞，降低吸附效率。所以分子篩吸附器在切換前必須均壓。

膨脹換熱器一方面是利用上塔返流污氮的冷量，降低膨脹后空氣的溫度，以減小膨脹空氣入上塔的過熱度；另一方面起到分配上、下塔冷量的作用。通過它將出過冷器至進(jìn)切換式換熱器(或蓄冷器)之前的污氮的冷量，一部分又返回入上塔，使上塔的精餾得到改善。?膨脹換熱器的位置可放在膨脹機(jī)前或機(jī)后，由流程設(shè)計(jì)而定。我國的大型空分設(shè)備常設(shè)置在機(jī)前，用一部分出過冷器的污氮冷卻膨脹機(jī)前的空氣，使膨脹機(jī)后的溫度不致過高，解決空氣入上塔的過熱度的問題。這樣設(shè)置的缺點(diǎn)是因膨脹機(jī)前溫度降低會(huì)帶來膨脹機(jī)的單位制冷量(單位焓降)減少的問題。?在引進(jìn)的大型空分設(shè)備中也有將膨脹換熱器置于機(jī)后的。這種布置適應(yīng)于切換式換熱器板式單元的長度增加，環(huán)流溫度提高，使膨脹機(jī)前溫度提高的情況。機(jī)前溫度提高，可使膨脹機(jī)的單位制冷量增大，進(jìn)上塔的膨脹空氣量減少；而機(jī)后換熱器又可降低入上塔的膨脹空氣的過熱度，二者均對(duì)上塔的精餾有利，缺點(diǎn)是膨脹后的背壓略有提高。但因板翅式換熱器的阻力不大，對(duì)膨脹機(jī)的焓降影響很小。?由于設(shè)置膨脹換熱器，入下塔空氣的含濕量減少，這樣可提高液空的純度，也對(duì)塔的精餾有利。

全低壓空分設(shè)備普遍設(shè)有氮水預(yù)冷器。它主要是利用污氮中水的未飽和度，使部分水蒸發(fā)。水蒸發(fā)時(shí)吸收汽化潛熱，使冷卻水溫降低，再利用它來冷卻加工空氣，降低進(jìn)塔空氣溫度。因此，它包括空氣冷卻塔和水冷卻塔。 設(shè)置氮水預(yù)冷器的根本目的是降低空氣進(jìn)空分塔的溫度，避免進(jìn)塔溫度大幅度地波動(dòng)。因?yàn)檫M(jìn)塔空氣溫度的高低直接影響著切換式換熱器和精餾塔的工況以及整個(gè)空分設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)時(shí)一般把空氣進(jìn)塔溫度定為30℃。運(yùn)行中進(jìn)塔溫度高于設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，將使壓縮空氣的節(jié)流制冷量減小，切換式換熱器的熱端溫差和熱負(fù)荷都要增大，從而導(dǎo)致冷損及能耗的增大。 例如，污氮復(fù)熱不足，若增加1℃，將使空分設(shè)備能耗增加2%左右。降低進(jìn)塔空氣溫度，不僅能提高空分設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，而且降低了空氣中的飽和水分含量。例如，當(dāng)空氣的**壓力為0.6MPa，空氣溫度由40℃降至30℃時(shí)，每1kg空氣中的飽和水分含量將會(huì)減少約40%。這就大大減輕了切換式換熱器水分自清除的負(fù)擔(dān)，有利于自清除。因此，要管好、用好氮水預(yù)冷器，盡可能地降低空氣進(jìn)塔溫度。 其次，在空氣冷卻塔(噴淋冷卻塔)中，空氣和水直接接觸，既換熱又受到了洗滌，能夠清除空氣中的灰塵和溶解一些有腐蝕性的雜質(zhì)氣體，例如H2S、SO2、SO3等，避免板翅式切換式換熱器鋁合金材質(zhì)被腐蝕，延長使用壽命。由于空氣冷卻塔的容積較大，對(duì)加工空氣還能起到緩沖作用，空壓機(jī)在切換時(shí)不易超壓。 對(duì)于分子篩吸附凈化流程，分子篩的吸附容量與溫度有關(guān)，溫度越低，吸附容量越大。對(duì)一定大小的吸附器工作周期可以長，或?qū)τ谝欢ǖ奈街芷冢O(shè)計(jì)的吸附器容積可以較小，所以也要求將空氣預(yù)先冷卻到盡可能低的溫度。在氮水預(yù)冷器中充分回收、利用氮?dú)獾睦淞縼砝鋮s空氣。