时间：2022-09-30 10:25:32
摘要 本文主要介绍了空分流程的种类，按照不同空分流程的设备布置，管道布置以及在设备布置、管道布置中需要注意的方面。
关键词 空分压缩分子筛吸附器系统膨胀系统液体储存系统减压阀室内压缩外压缩
中图分类号：TU81 文献标识码：A 文章编号：
1概述
随着气体工业的迅速发展，各行各业对氧、氮、氩产品的需求量急增，用量越来越大，纯度要求越来越高。这些要求促进了空分设备技术的不断发展，逐步形成了现代空分设备制造技术的特点：巨型化、规整填料塔、全精馏无氢制氩、氧氩产品高提取率、高纯度、气液并产、高自动化、多种工况、可靠性高、低能耗、运行周期长等；对氧氮产品压力要求特别高的石化行业和液体产品量要求特别多的用户。
随着空分设备新技术能使气体成本降低，质量提高，因而促进了气体的应用，而气体应用市场的发展也促进了空分技术发展。国内的空分行业，一方面立足自力更生、不断进取，另一方面借鉴国外的先进技术，吸收消化，已有了长足的进步。已从第一代的高低压流程，铝带盘蓄冷器的空分设备发展到第6代采用全低压常温分子筛净化，增压透平膨胀机制冷，规整填料技术及全精馏无氢制氩的压缩流程。
2流程简述
空分流程大至是空气经过自洁式过滤器除去灰尘到离心式空气压缩机，经过加压后的空气到水冷塔冷却，冷却后的气体进入分子筛吸附器除去水、二氧化碳及碳氢化合物，干燥的空气进入膨胀机的增压端，经过增压冷却后的空气进入冷箱中的精馏塔（冷箱一般是供货商成套供货内部包括精馏塔、粗氩塔、精氩塔、液氩泵等设备）。从冷箱内分离氧、氮、氩等气体及液体，然后进入液体储存系统。
空分流程一般根据产能、终端用户要求大至可分为内压缩流程、外压缩流程。简单的说内压缩流程空分设备是在第六代空分设备流程的基础上，采用液氧泵对氧产品进行压缩的一种流程形式。为了使加压后液氧的低温冷量能够转换成为同一低温级的冷量，使空分设备实现能量平衡，必须要有一股逆向流动的压缩空气在换热器中与加压后的液氧进行换热。在使液氧气化和复热的同时，这股压缩气体则被冷却和液化，然后送人塔内参与精馏。根据热力学原理，参与换热的这股高压气体的压力必须高于被压缩液氧的压力，所以在内压缩流程中需设置一台循环增压机和一个高压换热器。内压缩流程取消了氧压机，因而无高温气氧，火险隐患小，安全性好。主冷大量抽取液氧，保证碳氢化合物的积聚可能性降到最低程度。产品液氧在高压下蒸发，使烃类物质积累的可能性大大降低。外压缩流程就是产品生成后，在冷箱外部加压后直接到储存系统（以气体产品氧、氮为主）
3布置
3.1空分的布置
空分主要包括冷箱、膨胀机、分子筛的布置。增压膨胀机系统及冷箱的布置一般情况下是供货商提供建议布置图，由于增压膨胀机系统的膨胀端布置在冷箱内部，与压缩端相连的管道尽可能的短的特点，增压膨胀机系统的膨胀端与冷箱是紧密的布置在一起的，膨胀机布置在室外的话需要做防雨棚。冷箱是整个空分中最大的整体设备，在ZPSS项目中为双冷箱，主冷箱内为精馏塔及与精馏塔相连的管道等，氩冷箱内为粗氩塔、精氩塔及相关管道等。在杭氧的外压缩流程中，冷箱内的设备及管道都是到现场以后进行组装的，为单冷箱，冷箱的高度大约在60米。分子筛根据产能的不同，分为立式和卧式。在内压缩流程中，一般成套供货商提供分子筛填料平台以及空气进入分子筛、高温氮气活化分子筛管线、高温管线上的弹簧支架等。外压缩流程中分子筛需要做平台，以便于活性氧化铝及分子筛的更换。
3.2液体灌区的布置
液体罐区的布置相对比较简单按照相关的设计规范布置就可以了。液体泵应尽可能的靠近液体储罐，这样可以减小泵进口的管道长度，减小汽化量。
4管道布置
4.1压缩厂房管道布置
一般较大（600mm～800mm，生产能力在12000～21000m3/h），温度较高（120℃左右）。空气压机做管道支架的时候，要注意固定管架的位置。空压机都配有空气放空消音器，消音器的位置应尽可能的离压缩机近，在空压机接近喘振临界曲线时，能够快速的放空，很好的保护压缩机。在空压机出口，设备一般自带了一个膨胀节，但所受应力限制非常严格，配管时需要注意。氧压机的配管，主要是油路及氧气管线。氧压机出口压力一般在3.0MPa，出口管线材质为碳钢（在设备供货范围内的管线），我们一般设计时将其材质改为不锈钢，流速控制在15～25米范围内，其余管道按照氧气站设计规范的要求配管就可以了。油路管线配管时要注意高位油槽的位置以及视镜高度。压缩机厂房内循环水管线，一般都布置在管沟内，这样可以节省地面以上的空间，而且不影响压缩机冷却器的抽芯，但要注意循环水出地面与冷却器相连时要在根部增加法兰，以便日后换热器抽芯检修。
4.2空分管道布置
空分管道布置主要是分子筛、增压膨胀机系统、冷箱等的管道的布置。这三部分的管道都需要应力计算，膨胀机系统管道相对简单，但温度及压力相对较高，配管时注意管道应力及设备口受力。分子筛的配管相对复杂一些。
一般是双层布置管道，这样可以很好的消除管道应力，节省配管空间（两个分子筛吸附器是交替使用的，另一个分子筛吸附器正在被通过电加热器的氮气加热还原）。
4.3液体罐区管道布置
液体罐区管道布置主要是氧、氮、氩液体管道及泵箱内的液体管道布置。由于氧、氮、氩液体温度极低（液氧-183℃、液氮-196℃、氩液-185.7℃），在液体流动过程中，产生一定的气化，配管的时候要注意液体管线的坡度朝向（流程上没有坡度要求）。在法液空的空分设计中，其对液体管线的配管要求很多，要注意法液空企业的设计标准规范。在低温液体泵入口的管线上，不能形成气袋（虽然气袋的高度要低于低温液体储罐的底部）或液袋，一旦形成气袋或液袋，会造成低温液体泵不能正常启动，若能正常启动，也会造成低温液体泵的气蚀，缩短泵的寿命。泵箱的配管也是如此，泵入口管线尽量的短，泵箱内壁要用泡沫玻璃砖把低温管道与碳钢泵箱隔开，如果做得不好，低温液体通过后会在泵箱外部形成霜，使冷量损失造成低温液体汽化。泵箱内部所有支架均采用不锈钢材质，并用红松木块隔开。
4.4减压阀室的配管
减压阀室内是氧气进入终端用户前的氧气减压阀组。按照氧气站设计规范，要做成单独建筑物。终端用户需要的氧气压力不高时，需要减压才设置的。内压缩流程中，液氧从液体储罐出来后，经过汽化器汽化后，压力能达到3.0MPa左右。外压缩流程中氧压机出口压力也能达到3.0MPa左右，氧气进入氧气球罐储存，然后进入减压阀室减压向外输送。在减压阀室配管时，根据氧气站设计规范要求氧气减压阀进出口管线要设置阻火器，手动氧气阀门手柄要伸出减压阀室防爆墙外。
5结束语
以上是我个人在空分项目设计的过程中总结出来的一些经验，希望能够跟刚接触空分设计的同事一起分享。
本文参考
宁波建龙21000m3/h空分项目
张家港ZPSS空分项目
氧气站设计规范（GB50030-91）。
《工业气体手册》黄建彬主编化学工业出版社