空分车间.docx

一、 现场学习笔记整理
空分车间每班五人，整个空分车间的职责是将空气分离为氧气和氮气及其它气体.通过低温的处理,将空气变为液态空气,再通过精馏的方式进行分离.生产出的氧气并入氧气管网，主要供气化车间使用，生产的氮气并入氮气管网，供全场使用。
1. 空分定义和原理
简单说就是利用物理或者化学方法将将空气混合物各组进行分开，获得高纯氧气和高纯氮气以及一些稀有气体的过程。
甲醇厂采用深冷法（也称低温法）：先将混合物空气通过压缩、膨胀和降温，直至空气液化，然后利用氧、氮汽化温度（沸点）的不同（在标准大气压下，氧的沸点为﹣１８３℃；氮的沸点为﹣１９６ ℃，沸点低的氮相对于氧要容易汽化这个特性，在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触，低沸点组分氮较多的蒸发，高沸点组分氧较多的冷凝的原理，使上升蒸气氮含量不断提高，下流液体中的氧含量不断增大，从而实现氧、氮的分离。要将空气液化，需将空气冷却到﹣１７３ ℃以下的温度，这种制冷叫深度冷冻（深冷）；而利用沸点差将液态空气分离为氧、氮、氩的过程称之为精馏过程。
2. 空分工艺流程
3. 本装置工艺为分子筛净化空气、空气增压、氧气和氮气内压缩流程，带中压空气增压透平膨胀机，采用规整填料分馏塔，全精馏制氩工艺。
　　原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机经压缩机压缩，然后进入空气冷却塔冷却。冷却水为经水冷塔冷却后的水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。
　　经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器空气中的二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化器的切换周期约为4小时，定时自动切换。
　　净化后的空气抽出一小部分，作为仪表空气和工厂空气。
　　其余空气分成两股，一股直接进入低压板式换热器，从换热器底部抽出后进入下塔。另外一股进入空气增压机。
　　经过空气增压机的中压空气分成两部分，一部分进入高压板式换热器，冷却后进入低温膨胀机，膨胀后空气进入下塔精馏。另一部分中压空气经过空气增压机二段压缩为高压空气，进入高压板式换热器，冷却后经节流阀节流后进入下塔。
　　空气经下塔初步精馏后，获得富氧液空、低纯液氮、低压氮气，其中富氧液空和低纯液氮经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，并经液氧泵压缩后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，进入氧气管网。
　　在下塔顶部抽取的低压氮气，进入高压板式换热器，复热后送至全厂低压氮气管网。
　　从上塔上部引出污氮气经过冷器、低压板式换热器和高压板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的蒸汽加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。
　　从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔，粗氩塔在结构上分为两段，第二段氩塔底部的回流液经液体泵送入第一段顶部作为回流液，经粗氩塔精馏得到99.6?Ar，2ppmO2的粗氩，送入精氩塔中部，经精氩塔精馏在精氩塔底部得到纯度为99.999%Ar的**氩作为产品抽出送入进贮槽。

4. 空分设备
① 自洁式空气过滤器
空气中含有大量的尘埃，空压机在长时间的高速运行中，粉尘会造成机器内部的叶轮、叶片等部件的磨损、腐蚀和结垢，缩短机器的使用寿命，因此设置空气过滤器，清除掉空气中的灰尘及杂质。

作用：清除原料空气中的机械杂质、灰尘。
结构：由高效过滤筒、文氏管、自洁专用喷头、反吹系统、控制系统、净气室出风口、柜架等组成。
原理：在吸气负压作用下，空气穿过高效过滤筒，粉尘由于重力、静电和接触被阻留，净化空气进入净气室。可对大于1UM以上的灰尘过滤效率达99.9%，滤筒上的灰尘通过专用喷头吹除达到清除。
② 空压机组
原料空气压缩机和增压空气压缩机
作用：为提供带压原料空气
Ø 离心式压缩机是利用装于轴上带有工作轮的叶片在原动机的带动下做高速旋转运动，叶轮对气体做功，使气体获得动能，然后气体在扩压器中速度下降，动能转变为静压能，压力得到进一步提高的过程。
Ø 汽轮机的工作原理：利用高温高压蒸气进入喷嘴静叶栅中蒸气内能减少，动能增加，获得了很大的流速，蒸气的温度压力下降，高速气流冲击动叶片，使叶轮旋转，蒸气的热能又转化为转子的机械能，同时蒸气的温度压力下降。空气经自洁式过滤器过滤其中的机械杂质、灰尘等，然后进入原料空气压缩机（MAC）经过四级压缩，送至空气冷却塔冷却。
③ 空气预冷系统
• 空冷、水冷塔:
• 空气冷却塔
• 作用：用来降低进分子筛吸附器的空气温度与含水量，把空压机出来的高温气体（<116℃）冷却到17℃并使气体得到洗涤；
• 使用方式：空气从空冷塔下部进入，在填料表面与自上而下流过的冷却水和常温水进行热质交换，使空气冷却并洗除空气中的一些有害杂质
• 压缩后的高温空气进入空气冷却塔下部，由下向上穿过空气冷却塔中的传热传质单元，依次与常温水和和冷却水进行逆流接触而进行传热传质以达到冷却空气的目的，并除去大部分水溶性有害物质如ＮＨ３．ＳＯ２等。
• 水冷塔利用来自冷箱内污氮、氮气含水的不饱和性吸收蒸发潜热使循环水降温；通过低温水泵加压送入空冷塔上部对空气进行冷却，空冷塔和水冷塔为堆散填料塔，水泵为多级卧式离心泵。
④ 分子筛纯化系统
分子筛吸附器
作用：吸附空气中水分、乙炔、CO等碳氢化合物。
结构：卧式圆筒体，内设支承栅架。
使用方式：由于分子筛的吸附特性将空气中的水份、乙炔、 CO2等吸附，后被高温气体反向再生。分子筛吸附器成对交替使用，一只工作时，另一只被再生。

Ø 空气由多组分组成，除氧气、氮气等气体组分外，还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等归体杂质。这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害，固体杂质会磨损空压机运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效果；水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出，将堵塞设备及气体管道，致使空分装置无法生产；乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生，所以为了保证制氧机的安全运行，清除这些杂质是非常有必要的。
Ø 分子筛吸附原理：
Ø 经空冷塔冷却后的空气一般在１８℃左右进入吸附器内吸附纯化。水分乙炔、二氧化碳都是极性或不饱和分子。分子筛对它们都有很强的亲和力。分子筛的共吸附性能使它可以在吸水的同时还可以吸附其它物质，这种亲和力的顺序是：H2O > C2H2 > CO2。
Ø 分子筛吸附系统采用长周期，双层床净化技术，切换系统采用无冲击切换控制技术，其作用是吸附空气中的水份、二氧化碳、乙炔、丙稀、丙烷、重烃等杂质。分子筛吸附器采用双层床结构，底层活性氧化铝床层可有效地保护分子筛，延长分子筛使用寿命，同时采用双层床也使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约了再生能耗。
⑤ 增压透平膨胀机
作用：膨胀机是空分设备的心脏部机之一，由气体在膨胀机中等熵膨胀而制取冷量，正常生产中为系统补充冷损。
工作原理： 工质在透平膨胀机的通流部分膨胀获得动能，并由工作轮轴端输出外功，因而降低了膨胀机出口工质的内能和温度。

⑥ 空气精馏系统
利用氧、氮的沸点不同，混合液体吸收上升蒸汽的热量而部分蒸发，沸点较低的氮较多的蒸发，而上升蒸汽在放出热量而部分冷凝，沸点较高的氧较多的冷凝，这样蒸气中的氮浓度越来超高，液体中的氧浓度也越来越高， 这样通过多次的部分蒸发与部分冷凝来完成整个精馏过程，从而将空气中的氧和氮分离开来。
分馏塔系统是本套空分装置的核心系统，其作用是利用低温精馏法将原料空气分离为氧、氮产品。分馏塔系统采用规整填料塔技术，具有氧提取率高，能耗低，下塔采用专用于大型空分设备的四溢流塔板技术流程，设置增加粗氩增效塔，提高空分氧提取率，减少原料空压机的排量，降低能耗。
采用全浸式操作方式，不会产生干蒸发，使单元内部液氧中碳氢化合物不浓缩。当液氧操作液位低于主冷凝蒸发器板式单元高度的80%时，报警系统立即报警。
采用截距较大的翅片，使液氧流动更通畅不易堵塞通道，并降低微小颗粒所产生的静电，从结构上根本解决了主冷内部的安全防爆问题。在液氧侧设有接地保护装置。
在整个液氧大池中，保持液氧侧较高的循环倍率，并通过加大液氧排放量使液氧底部不会出现易燃化合物的凝结。
现场学习总结
1.去空分车间第一天，王主任让我们查氧气、氮气、氩气的物化性质。因为现场有三个储罐。这个是空分车间的安全管理的重点。查阅相关资料如下：
①液氧贮罐在使用时应注意什么安全问题?
答：液氧是一种低温、强助燃物质。液氧罐内贮存有大量的液氧，除了要防止泄漏
和低温灼伤外，更应对其爆炸的危险性有所警惕。因为虽然来自空分设备的液氧应该是
基本不含碳氢化合物的，但是，经过长期使用，微量的碳氢化合物还有可能在贮罐内浓
缩、积聚，在一定的条件下，就可能发生爆炸事故。因此，在使用时应注意以下问题：
1)液氧罐内的液位在任何时候，均不得低于20%；
2)罐内液氧中的乙炔含量要按规定期限(例如半个月一次)进行分析，发现异常要及
时采取措施解决；
3)罐内的液体不可长期停放不用，要经常充装及排放，以免引起乙炔等有害杂质的浓缩。
②在接触氮气时应注意哪些安全问题?
答：氮气为无色、无味、无嗅的惰性气体。它本身对人体无甚危害，但空气中氮含量增高时，就减少了其中的氧含量，使人呼吸困难。若吸入纯氮气时，会因严重缺氧而窒息以致死亡。为了避免车间内空气中氮含量增多，不得将空分设备内分离出来的氮气排放于室内。在有大量氮气存在时，应戴氧呼吸器。检修充氮设备、容器和管道时，需先用空气置换，分析氧含量合格后方允许作业。在检修时，应有人监护，对氮气阀门严加看管，以防误开阀门而发生人身事故。
③在接触氧气时应注意哪些安全问题?
答：氧气是一种无色、无嗅、无味的气体。它是一种助燃剂。它与可燃性气体(乙
炔、甲烷等)以一定比例混合，能形成爆炸性混合物。当空气中氧浓度增到25%时，已能激起活泼的燃烧反应；氧浓度到达27%时，有个火星就能发展到活泼的火焰。所以在氧气车间和制氧装置周围要严禁烟火。当衣服被氧气饱和时，遇到明火即迅速燃烧。特别是沾染油脂的衣服．遇氧可能自燃。因此，被氧气饱和的衣服应立即到室外通风稀释。同时，制氧机操作工或接触氧气、液氧的人不准抹头油。

2.在空分车间轮岗学习跟着工人师傅给冷箱搬填了两天珠光砂，这滋味实在是不好受，大夏天，穿着厚厚的工作服，戴着棉口罩，劳保眼睛（穿成这样，还是有很多珠光砂钻进眼里和口鼻里）。—查阅相关资料：
①在扒装珠光砂时要注意哪些安全事项?
答：目前，空分设备的保冷箱内充填的保冷材料绝大多数都是用珠光砂。珠光砂是表观密度很小的颗粒，很容易飞扬。会侵入五官，刺激喉头和眼睛，甚至经呼吸道吸入肺部。因此，在作业时要戴好防护面罩。珠光砂的流动性很好，密度比水小，人落入珠光砂层内将被淹没而窒息，因此，在冷箱顶部人孔及装料位置要全部装上用8～10mm钢筋焊制的方格形安全铁栅，以防意外。在需要扒珠光砂时，都是发现冷箱内有泄漏的部位。如果是氧泄漏，会使冷箱内的氧浓度增高，如果动火检修就可能发生燃爆事故；如果泄漏的是氮，冷箱内氮浓度很高，可能造成窒息事故。因此，在进入冷箱作业前，一定要预先分析冷箱内的氧浓度是否在
正常范围内(19%～21%)。此外，保冷箱内的珠光砂是处于低温状态(-50～-80℃)，在扒珠光砂时要注意采取防冻措施。同时要注意低温珠光砂在空气中会结露而变潮，影响下次装填时的保冷性能。
②在对冷箱装珠光砂有好多小直径大约有30公分左右洞口，用袋子直接往进倒入，会很不容易，但是如果让机修车间做个漏斗，会省很多事。一来增加速度，二来减少珠光砂的撒漏。
3.填料
在厂区除草时发现草地里都是一种如下图的东西

查阅相关资料知道这东西是冷却塔内的填料。叫鲍尔环—填料的一种，其作用是填料指装于填充塔内的惰性固体物料,例如鲍尔环和拉西环等，其作用是增大气-液的接触面,使其相互强烈混合。
4.在进空分中控室第一天刚好遇到甲醇厂整个空分装置开车，注意到汽轮机转速调节用的是505冲转（505调速器控制原理505调速器是以微处理器为基础的数字式转速调节器，专用于汽轮机控制。根据汽轮机的特性，参数以及应用场合，在505调速器面板上直接进行组态。其控制原理是：接收两个转速探头的信号，与内部设定值进行比较，经PID运算模块运算后输出4～20mA的电流信号。该信号经电液转换器转换成二次油压信号，二次油压通过油动机、错油门调节汽轮机汽阀的开度，控制进汽量，使汽轮机转速稳定在设定值）
汽轮机505冲转的操作步骤详细点:
1、 确认机组符合冲转条件，按505面板上的RESET键（复位键），使所有报警和停机状态复位。画面显示CONTROLLING PARAMETR/PUSH RUN OR PRGM（选择进入运行状态或编程状态）。
2、建立启动油
启动时，顺时针旋转启动阀手轮，启动阀在弹簧力的作用下将滑阀向上移动到另一位时，这时高压油经启动阀变为启动油通向速关阀上腔，将速关阀活塞压向活塞盘。
3、建立速关油
当启动油压建立后，逆时针旋转关闭阀手轮，滑阀随之在弹簧力作用下向上移动到另一位置。这时速关油路接通，速关油压建立，通向速关阀活塞盘下腔。
4、开启速关阀
速关油建立后，再逆时针缓慢旋转启动阀手轮，使启动油与回油接通，启动油经可调节流孔回至油箱，启动油压下降，速关阀慢慢开启。
5、 确认速关阀正常开启，严密性正常；按亮DCS画面上“允许启动”按钮而发给505调速器一个干接点信号。按505面板上RUN（运行），如果触点闭合则505调速器可以运行，画面显示：
Speed xxxx RPM
Idt/Rtd messogel
如果触点未闭合则505调速器不可以运行，画面显示：
Start Permissive Not Closed(允许起动触点没有闭合)
6、 如画面显示允许运行状态，则按下翻键，机组将按给定速率升至500Rpm。
7、 如500 Rpm暖机结束，如需继续升速，则按ENTER键，弹出画面显示：
New Setpoint Volue(新给定值)
用数字键输入新的给定值后按ETTER键。转速将按给定速率向给定值靠近。在转速变化过程中，如需中停，则按上调键或下调键后，给定值将停留在当前值。
如需再行控制转速，则按上调键、下调键或按ENTER键重新输入目标值。
注：新输入的给值必须在允许给定值范围内，否则显示器将显示出错信息。
出错信息：
1）、 New Volue Less Thon min Press ENTER to Contioue
新输入值小于最小值按ENTER继续
2）、 New Volue more Thon mox Press ENTER to Contioue
新输入值大于最大值按ENTER继续
3)、 Setpt Entrd in Crid Bnd Press SPEED key
输入的给定值落入临界转速范围，按SPEED键
8、 至额定转速后，机组符合并网条件，通知电气并入电网。
9、 并网后按上调键或下调键控制机组负荷、排汽压力。或通过DCS上控制负荷及排汽压力。
轮岗学习（实际工作问题所想）
1. 在快一个月轮岗学习中突然感觉开始慢慢地找到学习的正确方法，也开始感觉有点入门了，以前学习中感觉最难学的就是工艺，自己学的是机械电子自动化专业，所以在化工厂里对设备，电器，仪表，自动控制的东西比较敏感，也自认为工艺有啥，没有设备，电器，仪表，也运行不起来。看别人画工艺流程图，也觉得没那个必要。现在发现以前的想法有问题，通过快一个月不同部门的学习发现其实设备、仪表、电器、自动控制这些东西都是通的，有的用的控制系统甚至一模一样，来到一个新的化工厂最主要的就是要先搞懂工艺，而搞懂工艺最主要的就是要熟悉整个工艺流程图（最高境界应该是把所有现场管道和阀门走向对应仪表管道流程图能一一熟背于心），然后在具体了解现场所有物质的物化性质（服务于安全），设备性能，这样当来到一个新的化工厂就会用很短的时间基本掌握这个化工厂运作。
2. 今天把以前在西安集时的笔记本翻了翻，发现好多培训老师讲的学习方法，在这快一个月的轮岗学习中，没有系统的去运用和发挥。给自己提个要求，在今后的轮岗学习中要善于运用西安学到的各种科学分析工具和学习方法，提高工作和学习效率。
3. 甲醇厂生产率低下分析（鱼骨图）
在甲醇厂快一个月的工作学习，发现很多不好的问题和现象，这些现象的综合导致了目前甲醇厂生产效率低下。和晋城液化厂对比感觉这很不像咱们易高的风格。下图是用在西安所学的鱼骨图问题分析法做的分析：