低温精馏法空分装置概述及物料衡算.pdf

化工设计通讯
工艺与设备
第42卷第3期
Chemical Engineering Design Communications
Technology and Equipment
2016年3月
低温精馏法空分装置概述及物料衡算
耿晶晶
(中石化南京工程有限公司,江苏南京211100
摘要:低温精馏法是传统的制氧方法,在空气分离技术中占主导地位,下面结合笔者所参与的某大型空分项目,具体介
绍了低温精馏法的工艺流程及物料衡算
关键词:空气分离:低温精馏;物料衡算
中图分类号:TQ053.5文献标志码:B文章编号:1003-6490(2016)03-0085-01
An Overview of Cryogenic Distillation Method and Material Balance
(reng ing-jing
Abstract The cryogenic distillation is a traditional method and occupies the dominant position in the air separation techology
Combined with the largc air aration proce that author has participated in, this papcr introduces process and matcrial balance ol th
cryogenic distillation
Key words air separation: cryogenic distillation: malerial balance
分,即空气分离的简称,是利用物理或者化学方法将
设单位时间新鲜空气消耗量为Vm'(标)h,氧气产量为
空气泥合物各组分进行分离,从而获得高纯氧气、高纯氮气6m(标)h,氮气产量为m(标)h,仪表空气产量为
以及一些稀有气体(如氯气)的过程。常见的空气分离的方m2'(标)a,污氮产量为V、m(标)h。则根据物料平衡有
法包括低温精馏法、変压吸附法、膜分离法等等。其中,低
Vk Vo+Vs+TP
温精馏法是传统的制氧方法,在国内外的制氧行业中占据统
新鲜空气含氧元素量为yn。氧气产品氧元索含量为yo
治地位,尤其是在大规模制取高纯度的氧气、氮气、氩气及氮气产品氧元素含量为yo,仪表空气产品含氧量ym,污氮含
其液态产品方面,具有无法取代的完争优势り
氧元素为yow。则根据氧元素平衡有:
低温精馏法空分装置概述
Ov rw.yow
(b)
低温精馏法的原理
根据笔者所参与的空分项月产品方案,=264000m(标)h
低温精馏法的主要工作原理是将空气压箱液化,除去杂
71000Nm>h,k2=80000Nmh,3=52000m3(标)h,
质并冷却后,根据各组分沸点的不同,经精馏塔精馏分离,7K300m°(标)h,で33200m'(标)h。代入(a)式计
从而得到所需要的产品。
算得:
1.2低温精懰法的工艺流程
72640009206000+33200+Vrx
根据各项日的不同需求,采用低温精馏法进行空气分离
新鲜空气含氧元素量为ya=20.95%(%)。根据产品方
可以有多种不同的工艺流程。笔者所参与的某大型空分项目案1m=9960%(%6),yov=1.50%(I%),yov=10%(6),
拟建设3套,单套产能为88000m(标)h的空分装置。其工1o=0.8%(Vの6),仪表空气产品含氧量同新鲜空气为y=20.95%
艺流程描述如下
(706)。代入(b)式计算得
1.2.1空气压缩和预冷系统
0.2095K-264000×0.9960171000×0.0151(80000
空气压缩系统的主要目的是通过多级压缩,把空气压力
52000+3000)×10+33200X0.2095+0).008
提高至工艺所需要的压力。原料空气首先通过空气过滤系统,
整理得
去除灰尘和机械杂质,过滤后的空气再由多级压缩机组压缩
0.2095V=27096510.008Vx
到工艺所需压力。压縮空气在空冷塔中以对流形式被循坏冷
联立(1)和(2)式,可得
却水和低温冷冻水分段冷却。
0.2095-27096510.008(K-264000-20600033200)
1.2.2吸附浄化
解得:V=1324762m(标)h,=821562m2(标)h
预冷后的压缩空气通过两台问隔衙环使用的分了筛吸附
该项目建设三套空分设各,则单套设各空气消耗量和污氮
器(即一台吸附器吸附杂质而另一台被再生)时,H2O)、CO2、产生量分别为7:41587(标)h,F27854m(标)h
氮氧化合物和绝大多数碳氢化合物都被吸附,获得洁净空气。3结束语
1.2.3空气分离与制冷、高低压塔精馏、増效氩去除精馏单
低温精馏法空分技术经过一百多年的发展,其工艺流程
这三个系统是空分设备的核心部分,所有产品的精馏都及设备装置已经相对成熟。但随着世界能源危机的日益加深,
要在此完成。首先通过膨胀机制冷把浄化后的洁净空气液化,能量成本占空气产品价格3/4?的空分行业也面临巨大的挑战。
然后道过高低压塔逐級精馏,获得所需的O2、氮气产品
因此,如何改善工艺流程、优化空分装置、降低能耗和提高
1.2.4储罐区与各用系统
产品的提取率,都己成为低温精馏法空分技术进一步研究的
当空分装置停车,O2N2管网压力下降时,液氧/液氮各方向,并将使得低温精馏法空分技术日趋完善。
用泵可迅速启动将储罐中的液氧/液氮由共备用蒸发器蒸发,
参考文献
并送入()2N2管?,以保证供应的迁续性
11张延平,王立,高远低温精馏空分产品能耗分摊的确定与计算
物料衡算一新鲜空气消耗量及污氮产量的计算
钢铁,2003,(12):53-55+71
2刘守强,胡长青.空分装置预冷系统流程的重构J.节能技术,
收稿日期:2016-03-16
2015,(6):572-575
作者简介:耿晶晶(1985一),女,江苏宿迁人,工程师,主要研究[3]于成烈,徐一来?空分装置的模拟与操作优化.石油炼削与化,
方向为化工工ど
1995,(2):12-18
売牌与中海油达成化工厂扩建协议
亮岸公司和中国海洋石油总公司周二达成了一项最终协议,ニ者在广东省合资的乙烯エ厂的产能将扩大ー倍
双方表示,扩建后的工厂每年可以生产15万t环氧乙烷、48万t乙二醇和60万t高品质多元醇