深冷空分技术培训教材 鱼菜共生技术培训教材

一、工艺流程：
原料空气由吸入箱吸入，经自洁式空气过滤器AF去除灰尘和机械杂质，在离心式空压机中被压缩至0.52Mpa、100℃左右，压缩空气经空气冷却塔洗涤冷却至6～10℃，然后进入自动切换使用的分子筛吸附器，以清除H20、C02、C2H2和CmHn，出分子筛的空气为≤24℃分为三路：
一路进入分馏塔中，空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度(-173℃)，并有少量气体液化，这些气液混合物一起进入下塔。
另一路空气(5000m3/h)作为膨胀气体，去增压膨胀机增压后再进入主换热器与返流气体换热。这部分空气被冷却至-120℃左右，从主换热器中抽出，部份与未抽出的在主换热冷端引出的-173℃，气体汇合后去膨胀机，膨胀后的空气进入上塔中部。
第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气。
在下塔，空气被初步分离成氮和富氧液空，在塔顶获得99.99％的气氮，除少量被引出塔外作为压力氮外，大部份进入主冷与液氧换热冷凝成液氮，部分液氮回下塔作为下塔的回流液。另一部分液氮，经过冷器过冷节流后进入上塔顶部，作为上塔回流液，下塔釜液36％02的液空，经过冷器过冷节流后进入上塔中部参加精馏。
不同状态的三股流体进入上塔经再分离后，在上塔顶部得到纯度为99.99％的氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔。上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮气加热而蒸发，其中12000m3/h、纯度99.6％的氧气，经主换热器复热后出分馏塔，其余部分作为上升蒸气参加精馏；在上塔上部把污氮抽出，经主换热器复热引出分馏塔。
从主冷引出(折合气200m3/h)液氧作为产品液氧送用户。从分馏塔出来的污氮，一部分去纯化系统，再生分子筛，其余去水冷塔升温、增湿后放空。
合格的氮气出分馏塔后，送入用户氮气压缩机，压缩送出，其余部份去预冷系统的水冷却塔，升温、增湿后放空。合格的氧气出分馏塔后，氧压机压缩送出。
下塔出来的压力氮出分馏塔后，送往氧透作密封气。
二、正常生产时的主要控制参数
1.温度控制
TIA-1104空气冷却塔空气出口温度6℃高值报警值12℃
TIA-1103冷冻水进空冷塔温度15℃高值报警17℃
TICA-1209再生气出电加热器温度<200℃
高值报警200℃、低值报警150℃、350℃联锁停电；
TICA-1209污氮出蒸汽加热器高值报警温度200℃
TIA-1206蒸汽进蒸汽加热器温度230℃高报235℃低报220℃
TI-102氧气出分馏塔温度21℃ 空气进冷箱温度23℃
TI-103氮气出分馏塔温度21℃ 增压空气进冷箱温度24℃
TI-101—4污氮气出分馏塔温度15℃～22℃
TI-4主换热器中部膨胀空气温度-109℃
TI-3主换热器底部膨胀空气温度-168℃
空气进空冷塔温度110℃，高值报警值115℃
凉水塔水进冷却泵温度32℃
空气进下塔温度-173℃
2.压力控制
空压机出口压力：0.52Mpa，
PIAS-1102空气出AC，压力正常值0.50MPa≤0.45Mpa报警，≤O.40Mpa水泵停车
PI-103氮气出冷箱压力0.012MPa=12KPa空气进冷箱压力0.638MPa
PI-102氧气出冷箱压力0.080MPa=80KPa污氮气出水冷塔压力11KPa
PIA-2001 仪表空气压力0.5～0.6MPa
膨胀机前压力0.665MPa=665KPA膨胀机后压力0.04MPa=.40KPa
PI-1下塔压力0.45MPaPIA-2上塔下部压力45KPa
PIA-4上塔压力 40KPa
3.阻力控制
PdI-1下塔阻力16KPa
PdI-2上塔下部阻力2.8KPa
PdI-3上塔上部阻力1.8KPa
4.液面控制(单位：rain)
4.1LICS-1101空气冷却塔塔(AC-1101)液面调节
正常1600mm报警低值1000mm高值报警2000mm
大于2200mm常温水泵、冷冻水泵连锁跳车。
4.2 LIC-1103水冷却塔(WC-1101)液面调节
正常1400mm报警低值800mm 高值报警2000mm
4.3 LIC-1下塔液空液面控制正常800 低报400mm高报1200mm
4.4LI-2主冷液氧液面正常2800mm 低报2500mm高报3500mm
4.5LICA-1106空冷塔中部液位高值报警500mm
5.流量控制
5.1FI-1101进空气冷却塔冷却水流量正常流量230t/h高值250t/h低值190t/h
5.2FI-1102进空气冷却塔冷冻水流量正常流量58t/h高值70t/h低值36t/h
5.3 FRQ-101空气流量35000m3/h
5.4FICS-1231再生气量9000m3/h
5.5FRQI-105产品氧气流量6000m3/h
5.6FI-1膨胀空气流量进上塔2000m3/h
5.7FRQ-106产品氮气流量12000m3/h
6.纯度控制
AIA-1203出分子筛的空气中C02含量分析正常≤1×10-6≥2×10-6报警
02 99.6％ 02≤99.4％低值报警 液空38％02
A-7冷凝蒸发器液氧分析
乙炔含量80×10-6报警高值
A-1下塔液空分析34-38％02
A-3上塔氮纯度99.99％N2
三、空分设备的启动操作
1、启动前必须具备的条件
1.1空分设备全部安装施工完毕，安装记录核实无误，系统吹除、试压、裸冷，保温材料、吸附剂填充完毕、干燥合格。
1.2空气过滤器、空压机、氮压机、氧压机、预冷系统、纯化系统，单机试车成功，符合要求，安装记录核实无误，具备单机试车条件。
1.3仪电控调试工作全部结束，符合要求，安装记录核实无误。
1.4保证水、电、气供给。
1.5操作现场畅通、安全设施齐、标志醒目，并具备必要的通讯设施。
2、设备启动前的准备
该过程主要是为设备的启动和长期运转打下良好的基础，因此必须作好物质和技术上的准备。即各岗位人员除作到应知应会，对工艺流程和安全技术应用充分的了解外，还应认真作好以下工作，以便顺利开车。
2.1检查各系统之间的连接情况是否正确。
2.2按各机组使用说明书的要求，分别检查空压机、增压膨胀机、水泵等是否正常，并作好启动准备，使各机组均处于待运行状态。
2.3检查空分装置是否完全干燥，在该区域不允许有液体水份存在，开车前关闭所有阀门。
2.4除分析仪表外，所有仪表的阀门都打开。
2.5温度记录和测量仪表都要处于通路状态，并检查联锁是否正常。
3、冷却水系统启动
3.1打开冷却水进出口阀门。
3.2总冷却水供水，并检查水压。
4、检查仪表气源与分子筛吸附器自动控制系统，并投入工作。
4.1将仪表气源压力调至0.50Mpa，提供仪表气。
4.2启动除分析仪表以外的所有指示仪表。
4.3接通分子筛吸附器的程序控制器。
4.4将气动蝶阀投入空运转，检查阀门动作程序是否正常，并仔细观察阀门动作有无滞后或其它反常情况。
5、启动油路系统
启动空气压缩机及透平膨胀机的油泵，并调至正常值，使润滑循环管路正常。

6、启动空气压缩机
按其使用维护说明书的要求启动空压机，缓慢提高空压机排出压力约0.5MPa(G)使之运转。
7、预冷系统的冲刷和启动准备
7.1检查各管件及离心水泵，检查各仪表、仪控是否正常，通知送电，作好水泵、冷冻机组启动准备。
7.2冲刷空冷塔。全开V1166、，全开水泵WP—A(或WP—B)的进、出口阀门，暂时拆去PIAS-1102的联锁及LS-1102的联锁。启动离心水泵WP-1101(或WP-1102)。观察V1166之排放水，待清净时，停止离心水泵，开V3006，缓慢向空冷塔导气，再重新启动WP-A(或WP-B)，同时全开V1161、V1163、V1164，全关V1166，接通液面计LICA-1101，控制液面高度约为800mm。然后接通PIAS-1102的联锁，全开逐渐变成半开Vl164，同时调整V1162，观察空冷塔液面及FI-1102流量变化，LICA-1102投入自动。
7.3冲刷水冷塔。在空冷塔冲刷好，液面投入自动后，全开V1111，准备冲刷水冷塔。接通液面计LIC-1101，使液面高1000mm，然后Vl111投入自动，观察液面是否稳定在1000mm左右，观察排放水到清净时，关V1157。
8、启动纯化系统
8.1纯化系统控制器准备就绪，程序运行至一只吸附器工作，另一只开始加温时使其处于手动全关位置。
8.2继续开闭V1227检查空气中是否夹带游离水，若有水应多吹除几次，一直到无游离水为止。关闭V1227，开V1224；
8.3对吸附器进行充压、泄压，观察切换蝶阀是否泄漏。
8.4手控开启未工作的分子筛吸附器再生流路阀门V1214(或V1213)和[IV1212(或V1211)和V1216，准备加热再生。
8.5稍开V1221进行调节，使PI-1203约为0.02MPa，V1222投入自动，使FICS-1203流量指示约为5500m3/h左右。
8.6控制电加热器再生温度180℃，并投入TICS-1205、1204。
8.7将分子筛吸附器程序控制器投入自动，从AIA-1203取样分析，直到C02含量小于1×10-6为止，再生完毕，将AIA-1203投入自动。
8.8倒换仪表气源，开V1201，待仪表气压力稳定后停外来仪表气，逐渐关闭V2003。
9、分馏塔系统的吹扫
吹扫的目的是为了消除系统中任何杂质和使分馏塔系统中所有设备、阀门、管道充分干燥，要求每个吹除阀门必须吹扫至不得再出现灰尘和游离水为止，吹出气体露点在-30℃以下。
9.1缓慢打开V1221向分馏塔系统导气，先利用旁通阀导气要慢，不得使PI-1201或PI-1202有波动现象，以防吹坏分子筛吸附器床层及分馏塔塔板。
9.2按工艺流程打开下塔、主冷、上塔等设备上及管道上的吹除阀，在吹除达到要求后关闭。在吹除时，阀门不得开启过猛。
10、分馏塔系统的冷却
此阶段操作要点是必须保证空压机出口压力稳定，其操作值为0.50MPa。当主换热器E1、E2冷端温度(TI-1)接近空气液化温度(约-173℃)时，此阶段便告结束。
l0.1 操作条件
●空压机运行正常
●预冷系统运行正常
●纯化系统处于正常操作状态
10.2 膨胀机启动前工艺流路准备
●稍开产品氧放空阀V103，使放空量约为4000m3/h(FRQI-102)。
●稍开氮气放空阀V107，使氮气量达4000m3/h(FRQI-103)。
●依次渐开节流阀V1、V3。
10.3膨胀机组的启动
●机组启动准备：检查油、水、气系统准备情况，向机组提供密封气，其压力按膨胀机操作说明书调整。
●全开增压机回流阀V457(或V458)。
●全开膨胀空气流路进气总阀V447，稍开V448。
●全开膨胀机出口阀V443(或444)，进口阀V445(或V446)。
●间断启闭膨胀机前吹除阀V481(或V482)，当吹除干净后关闭。
●启动一台膨胀机：逐渐打开机前紧急切断阀V441(或V442)，在不使膨胀机发生喘振的情况下，逐渐关小V457(或V458)，使转速达到额定转速。
●当一台膨胀机运转正常后，启动另一台膨胀机。
●当启动和调整膨胀机时，要密切监视空压机。根据情况逐渐关小空压机放空阀，保证空压机排出压力为0.50MPa附近。
10.4分馏塔冷箱内设备冷却
●稍开膨胀空气启动旁通阀V450。
●倒换分子筛吸附器再生气源
关小V1239，在保证再生气流量稳定的情况下，全关V1239，调节V1231控制再生气量为9000m3/h左右。
●本阶段其它注意事项
a、随着各设备的温度降低，应逐步开大V448，适当关小V447，使膨胀机前温度逐步降低，但任何时候机后不得产生液体。
b、应经常观察各机组运转情况。
C、当主换热器温度TI-1达到-173℃，即开始有液空出现时本阶段结束。
11、液体积累及生产工况调整
●调整V447和V448的开度，使机后温度尽量降低至-168℃左右。
●稍开下塔吹除阀V301，检查下塔是否有液空，当有液空后就排放，视液空的清洁程度决定是否再次排放，直至干净为止。
●全开主冷液氮回下 塔的控制阀V11，关小V3。
●将下塔液空液面计LIC-1与液空节流阀V1之间的联锁接通，即将V1投入自控。
●当下塔有阻力后，对下塔进行纯度调整，调整节流V2及V3以使下塔顶部的氮气纯度尽可能提高，并使塔底液空纯度提高至36％。
●打开主冷吹除阀V303，并脱开与排液总管的联接，接液体以检查排出液体是否干净，如果不干净，应继续进行排液，直至主冷中的液体干净为止。
●适应关小氧、氮放空阀，以提高上塔压力至0.035～0.04MPa。
●当上塔有阻力显示后，应边进行液体积累，边进行调纯，使主冷液体氧组尽快提高，以减少主冷温差，加快主冷里的液体积累。
●在积累液体和调纯的过程中，为了更快地提高产品纯度，可逐步开大膨胀空气旁通阀V450，以减少进上塔气量。
●当工况正常后，逐步关小一台膨胀机，减少膨胀量，直至全关。在减少膨胀量的同时，也要逐步关小膨胀空气旁通阀V450，根据精馏工况进行操作，直至全部关闭。对停止工作的膨胀机进、出口阀关闭，并及时进行加温。
●根据氧气、氮气纯度适当增大其放出量，当氧气纯度达99.6％，气量达6000m3/h，氮纯度达99.99％，并稳定-段时间后，可逐渐关小至全关放空阀V103、V107，开大V102、V106，并保证氧产量，开始送氧、氮产品气。
四、设备的正常操作和维护
1、正常操作
空分装置启动后经冷却、液体积累及工况调节后基本趋于正常，但由于在设备运转的初期，绝热材料尚未达到应有的温度以及外界因素的变化，对工况都有所影响。为了以最小的消耗，获取最多的合格产品，必须对设备经常进行综合调节，使设备始终处于最佳工况。
1.1预冷系统操作
●调节低温水进空冷塔的控制阀V1148，使其流量约为36t/h，再调整常温水进塔控制阀V1149的开度，使出水冷塔水温小于21℃。
●调节冷冻水泵出口阀V1141、V1142使其流量约为42.5t/h，再调整常温水泵出口阀VllOl的开度，使FIA-1102约230t/h，以出空冷塔的空气温度在6℃(TI-1102)为准，若不能满足出气温度可适当调节水的流量。
1.2纯化系统操作
●检查纯化系统切换程序是否正确，泄压、充压要在规定的时间内完成，不得过快或在规定时间内完不成工艺要求。
●通过对分馏塔、产量、纯度的调整使进塔空气量在38000m3/h以下
●保证再生气流量为9000m3/h(FICS-1231)。
1.3分馏塔系统操作
●制冷工况的调整
在保证膨胀机不超转速的前提下，调节膨胀机前调节阀的开度，使主冷液面保持稳定。
●精馏工况的调节
调节目的：使精馏系统处于最佳工况，产品氧达到尽可能高的提取率。
调节方法：精馏工况的调节主要是对分馏塔内物流量的分配，即对回流比的调整，液面的控制以及产品产量及纯度的调节。
a、调节空压机进口导叶，消除放空，保证入塔空气量及空气压力。
b、保证下塔和主冷液面稳定在设计值。
c、在保证下塔顶部氮气纯度为99.99％的前提下，调节V2节流阀的开启程度，使上塔各段回流比最为合适。
d、调节时要根据流程特点，工况存在的问题逐步缓慢进行，否则会顾此失彼，反而使工况恶化，达不到预期的调节效果。
2、设备的维护
这里仅对本设备的主要部机的维护作-说明，正常维护工作是保证设备长期、稳定、安全运转的重要环节，切不可掉以轻心。
2.1总的操作管理
各岗位应设置操作记录表的维护履历本，并作好记录。
a、操作记录每小时记录一次，其内容包括温度、压力、阻力、流量、液位、纯度等。
b、主冷液氧乙炔含量，每天分析记录一次。
c、每星期进行一次测量仪表管线的吹除(吹除时仪表切除)，校正仪表零点，检查纯化系统的切换程序是否正确。
2.2主要设备的正常维护
●冷凝蒸发器(主冷)
①每天要分析主冷液氧中乙炔的含量，并记录在日记本上，液氧中乙炔的含量一般应低于0.01×10-6，当≥0.1×10-6时应加大液氧取出量或先增大膨胀量使液面长高，再用主冷排放阀V4集中排液，当乙炔含量达到1×10-6时应排放所有液体。液氧中的总烃含量应控制在<100×10-6，当高于250×10-6时停车。
②当产品氧纯度下降时，应分析液氧和气氧的纯度差，以判断主冷是否串漏。当纯度差>0.5％时就有串漏的可能。
●上、下塔
①经常检查各塔阻力，以判断有无串气、漏液或塔板堵塞、液泛等现象，第一次起动调整正常后的阻力可作为运行依据。
②分析污氮含氧量，以判断塔的分离效率。
●分子筛吸附器
①向分子筛吸附器填装的分子筛必须是非受潮的，设备经过-段时间运转后，吸附器中的分子筛会下沉，应及时添加，添加吸附剂应注意吸附器床面的扒平。
⑦经过长期运转(约五年到十年)，分子筛吸附能力下降或严重破碎，需要重新更换分子筛。
●空气冷却塔
①经常检查PIAS-1102以及联锁仪表是否牢靠，防止带水，确保分子筛吸附器和分馏塔的安全。
②若空冷塔出气温度偏高，可增加水量，同时检查水过滤器有无堵塞。
③在正常情况下空冷塔带水，应检查空冷塔内水分配器上的小孔是否被水中杂质所堵塞。
●阀门
①经常检查阀杆、填料有无泄漏，并每月擦洗阀杆一次。
②定期检查安全阀密封口有无结冰和锈蚀现象。
●测量和控制系统
仪控和测量管线应加以特别维护，当二次仪表显示偏离正常值时，就检查管线有无堵塞并及时处理。
●电加热器
①电加热器投运-定要先通气后送电，以免烧坏电热元件。
②定期检查绝缘情况，应符合图纸要求。
五、停车与再启动
1、计划短期停车
在一般情况下，有计划的短期停车或因故障而短期停车，停车时间在24小时内，可不排液体；但若主体液面低于500mm时，无论何种原因，则都排除塔内所有液体。
●接到临时通知后，所有岗位都应作好停车的准备工作。
●按氧、氮压机说明书停氧、氮压机。
●全开产品放空阀，将氧、氮放空。
●电加热器停止工作。
●开V2003接入外来仪表气，并将压力调至0.50MPa，同时关V2003，倒换仪表空气。
●关闭透平膨胀机。
●渐关至全关进分馏塔阀V1221，停止向分馏塔导气。停纯化系统，全开V106调整设定值为零，使V1226全关。
●按空压机说明书打开空气压缩机放空阀，使出口压力降至0.343MPa(3.5kgf/cm2)运转，停氮水预冷系统中的冷水机组及停水泵。
●全关空分装置以下阀门：氧、氮产品及放空阀、V1、V2。
●视停车情况确定空压机可继续降压或停车。
2、 突然停车
由于供电、供水或其它因素，造成设备突然停车，其停车步骤按”计划短期停车”进行操作，首先应关闭产品气输出阀，停止产品气输送。
3、计划长期停车
其运行步骤同”计划短期停车”进行，但其中必须做到：
3.1停车后及时排放塔内所有液体。
3.2检查空分装置所有阀门是否关闭，包括排液阀、吹除阀、遥控阀门、计器阀门等。
3.3分馏塔排液操作完毕后，将分馏塔静置2小时，使其自然升温，然后才能全面吹扫操作。
4、设备短期停车后的再启动
空分设备短期停车后再启动方法和步骤，要根据停车时间长短和塔内具体情况而定。当主冷液位下降到正常操作值的20％时，必须排放液体，以防止乙炔等物的浓缩，发生危险。
条件：空分设备短期停车或临时停车后，系统内部仍处于冷却状态。
方法：参照冷开车即空分装置的启动操作的步骤，遵守其开车的各项原则进行
操作，但在启动过程中应注意如下问题。
4.1按冷开车的启动准备程序作好准备工作。
4.2接入外来仪表气，供给仪表空气。
4.3启动空压机。
4.4启动预冷系统。
4.5启动纯化系统。
4.6启动分馏塔系统。
4.7启动透平膨胀机。
4.8在向下塔送气时，V101应缓慢打开，一方面防止吹坏分子筛吸附器床层；另-方面防止由于下塔空气进口管可能产生溢流进液空而发生冲击，损坏分馏塔塔板，此时应注意调节空压机放空量。
4.9调节下塔和上塔工况，力求稳定和尽早恢复正常生产。
六、安全技术
空分设备逐渐普及，其特性也逐渐被人们认识和掌握，但由于种种原因，其多方面的安全性仍未引起人们足够重视和充分认识，因此，大小事故每每发生，对人身和生产造成了不应有的危害。
l、容易产生危害的方面
●电压高、电流大，因此容易产生放电，击穿绝缘，电器严重发热，开停时对电网冲击大。
●低压电：它负责水泵、油泵、风机、仪表等电源的供电，因此它的影响是很大的，很可能引起机组飞车、自行停车、烧毁、失控等危害。
●水：水的中断会使设备失去冷却而不得不停运，停运设备中的水排放不尽，在低温天气时会冻坏设备。
●高、低压气气流不慎串气，会使低压设备损坏。
●高浓度氧气是强烈的助燃剂，会使可燃物降低着火点，会使本来是安全距离外的火源成为不安全。
●高浓度氮会使人窒息、死亡。
●运转的空分设备，是-个大低温冷源，任何不当的操作都可能造成低温气体、液体的外泄，引起-系列的视野障碍，对人体造成灼、窒息、强烈燃烧、冻毁设备、急剧的体积膨胀而使设备爆碎等危害。 .
●保冷箱中的绝热材料流动性强、容积大，可使人沉埋而窒息死亡。
●设备内积存下的高浓度C02、C2H2及其它碳氢化合物会使设备无法运转，不注意时则会发生爆炸。
●高突的冷箱建筑在雷雨天气是很容易放电的。
2、安全工作的注意事项
安全问题已在设备设计和工程设计中基本考虑了，但由于诸多危险因素使空分设备运行存在隐患，特别是操作人员对设备性能的认识程度、管理制度的完善与否都将严重地影响安全工作。
●使用单位必须对设备运行状况时时严密地监视，以发现其中的隐患和不足之外，并应采取相应的补救措施。
●操作人员都必须经过培训，并经考核后才能上岗。
●严格禁止违章操作及越岗位的操作。
●一切安全标志应醒目准确。
●必须建立严格的安全管理制度。
●空分设备周围及附近严禁烟火，严禁贮存可燃物、爆炸物、油脂、汽油等。
●空分设备附近，必须设置必要而完善的消防设备。
●要有良好的照明设施，工地、车间周围的通道不能堆放物品，保持畅通，操作室-定要有良好的通风设备，保持空气清新，以防有害气体浓缩。
●空分设备要有安装可靠的避雷装置。
●排放液氧、液氮、液空时，应对工程设计所指定的容器、路径及场所给予特别注意，避免不安全隐患的存在。
3、安全阀的校正

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