行业动态

空分流程可分为几种

作者:气体分离来源: 发布时间:2018-12-21

气体工业是伴随着国民经济的增长而发展的,其增长率是GDP增长率的1.25~1.5倍,我国实行的是可持续发展战略,在今后相当长的一个历史时期,将维持GDP7~8%的年增长率,这就保证了气体工业10~12%的年增长率。虽然国民经济的发展会有起伏,但那是波浪式前进或螺旋式上升,不会出现类似钢铁工业的饱和点,只要国民工业在增长,气体工业就会不断发展。

根据循环增压机压缩的介质不同,流程形式可分为空气循环和氮气循环。其中空气循环又分为空气循环单泵流程(液氧)和空气循环双泵流程(液氧和液氮),氮气循环只有一种形式,即氮气循环单泵流程。

以下具体简介三种空分流程型式:

* 空气循环单泵流程

当气量在8000Nm³/h(30bar时)~20000Nm³/h(80bar时)以上时,氮气透平压缩机能够满足,流量小压力高时整机效率较低,流量大时整机效率较高,此时应当采用氮气外压缩流程,因为能耗上氮气外压缩要较采用内压缩占较大优势。

空气循环单泵流程中高压液氧与高压空气换热,液化空气进塔后大部分为参加精馏,导致这部分空气当中的氮气未分离,从而导致下塔氮气分离量较外压缩(全气相进料,外压缩流程或者氮气循环单泵流程,液氮回下塔,其相当于全气相)少20~30%(空气循环双泵流程)。所以空气循环单泵流程的下塔抽氮量较全气相进料的下塔要少。

* 空气循环双泵流程

一般气量在8000Nm³/h(30bar时)~20000Nm³/h(80bar时)以下时,采用氮透无法做,而采用活塞氮压机则是一方面需要有备机,投资较高,同时备件费用较贵;另一方面维护量较大,长期连续运行可靠性差,许多用户均不愿选择此种机型。同时下塔抽氮气总量未超过氧气量的1.5倍时,此时采用空气循环双泵流程的能耗较低,推荐采用空气循环双泵流程。

空气循环双泵流程的液化空气量大(有高压氧的复热空气和高压氮的复热空气,对精馏的影响较大,尤其下塔抽氮气量的最大量明显要小,不能满足时需要增大空气量。

* 氮气循环单泵流程

氮气循环单泵流程从下塔顶部外抽一股压力氮气出冷箱,经过增压后外抽中高压氮气产品,同时剩余部分作为增压复热与膨胀工质,与中高压液氧进行换热的流程。

氮气循环单泵流程较空气循环单泵流程的下塔抽氮量要多20%,氮气循环单泵流程本质上与外压缩流程的下塔相同(也为全气相进料,高压板式中高压氮气与高压液氧换热,液化后返回下塔顶部),这对于下塔抽氮气量大超出最大抽氮限制时要节省不小能耗,但是氮气循环单泵流程由于换热器有循环量(增压和膨胀),二次复热不足损失,循环量(压力氮气)外抽换热附加能耗(换热品质差距大),氮气作为增加复热和膨胀制冷工质要比空气差而多增能耗,氮气膨胀后由于饱和点较空气低(低4K,膨胀空气中抽温度低,这对于换热是有利的)而产生的换热器不可逆损失大(膨胀机机后带液体限制),膨胀空气中抽温度低而增强换热所节省的能耗,同时中高压产品规格与流程最佳增压复热压力、膨胀制冷压力的差距大而附加的能耗等各种因素导致氮气循环单泵流程自身优越性不能体现,有可能导致氮气循环单泵流程能耗反而要高。

* 特点:

(1)对于空气循环当下塔抽氮气超过1.5倍的氧气产品量时,由于破坏正常精馏工况而导致空气量增大,此时氮气循环(氮气循环抽氮气可达1.8倍,相当于外压缩下塔,为全气相进料,高压氮气与高压液氧换热,相当于部分主冷)更占能耗优势,能耗增加原因主要是超出下塔抽氮限制,进而导致空气量增加,能耗增加,对于空气循环单泵流程优势不明显,对于空气循环双泵流程优势较大。

(2)当下塔抽氮气量不大,流程需要氮透时,如果是蒸汽驱动,还需要投资汽轮机。氮气循环单泵流程的优势是能耗相差不多时,投资少一台氮压机(蒸汽驱动时还有汽轮机),产品种类多时为多台(中压氮压机,高压氮压机),部分产品规格可能量小而无法做,避免下塔抽氮气量大采用部分高压氮产品内压缩(量大时)而导致能耗较氮气循环高,另外一般需单独配置仪表气压缩机。

(3)采用氮气循环单泵流程,一方面增压机流量增大避开机器流量小而效率低的区域,另外当中压氮气产品与膨胀空气27bar越接近(理论上其他压力也可以中抽),高压氮气与高压氧气产品的增压复热最佳压力越接近,能耗越小,而偏离越大,能耗越大。

(4)稳定运行方面,氮气循环的机组需要采用进口多轴机型,投资要较单轴机型略高,单轴机型一般压力高、末级流量小时也无法满足,效率较低导致能耗较高,产品压缩机与增压机合二为一,可靠性不好,但操作维护量小。

(5)对于氮气循环所配置的低温膨胀机最好可以带液体量7%左右的,这样较好的平衡了换热温差,减小了不可逆损失,从而节省了能耗。对于中抽量大的,需要配置低温冷气机组或高温膨胀机,来使得换热器热段温差减小,不可逆损失减小,从而节省能耗。

当下塔抽氮气2倍以上,此时抽氮气量大,应该选择配置双下塔(配置一个气量占总气量不小于30%的工作压力为3bar的高纯氮装置)的空气循环单泵流程(高纯氮装置冷凝器的液空蒸发气体进上塔,相当于外压缩流程上塔),对精馏而言,空气循环双下塔单泵流程对氧氮有利而对氩不利。

从2007年开始钢铁工业的产能已经趋缓,对空分设备的需求有所下降,这个缺额已经被三大化工,特别是煤化工中煤制油项目的新增需求所填补。例如一个年产油品300万t的煤制油项目就需要6万等级空分设备10套左右,其它配套煤化工项目的空分装置也越来越多,也就是说煤化工项目仍将是空分行业的最大用户。

 

注意:本栏目部分文章来源于网络,如果其中涉及了您的版权,请及时联系我们,我们在核实后将在第一时间予以删除!