概述
我集团公司空分厂空分装置设计氧气产量52000Nm3/h,氮气产量61100Nm3/h,氩气产量1600Nm3/h,整套装置是我国杭州制氧股份有限公司设计、制造，现场冷箱外围设备管线由中国五环设计院布置，冷箱内部由杭氧自行设计布置，安装中石化四公司实施，采用的技术为常温分子筛净化、中压空分膨胀透平增压、填料型上塔、低压全精馏无氢制氩内压缩流程。整套装置在2007年12月1日正式投产并生产出合格的氧气、氮气，且为当时国产最大的一套空分装置。
配套空分装置空压机组为沈阳鼓风机厂设计制造，单套的膨胀机组和两台液氧泵、两台液氮泵、两台液氩泵及一台事故液氮泵都是法国CRYOSTAR原装进口
1KDON-52000/61100型空分设备产品规格
1.1设计工况：
产品名
产量
(NM3/H)
纯度(VOL)
压力MPa
(G)
温度
(℃)
备注
氧气
52000
≥99.6%0?
4.6
37.5
液氧泵内压缩
氮气(1)
32100
≤10ppmO?
0.5
20
下塔压力氮
氮气(2)
9000
≤10ppmO?
8.15
37.5
液氮泵内压缩
氮气(3)
20000
≤10ppmO?
0.01
20
上塔低压氮
液氮
800
≤10ppmO?
0.2
-191
液氩
1600
≤lppmO?≤2ppmL
0.15
-182
仪表空气
2500
常压露点，-65℃
0.9
40
工厂空气
2500
常压露点，-65℃
0.9
40
1.2煤气化开车工况：
产品名
产量
(NM3/H)
纯度(VOL)
压力MPa
(G)
温度
(℃)
备注
氧气
43000
≥99.6%O?
4.6
37.5
液氧泵内压缩
氮气(1)
60600
≤10ppmO?
0.5
20
下塔压力氮
氮气(2)
9000
≤10ppmO?
8.15
37.5
液氮泵内压缩
氮气(3)
7000
≤10ppmO?
0.01
20
上塔低压氮
液氩
1020
≤1ppmO?≤2ppm
0.15
-182
仪表空气
2500
常压露点，-65℃
0.9
40
工厂空气
2500
常压露点，-65℃
0.9
40
注：所有产量单位Nm3/h是指在0℃和0.1013MPa(A)状态下的体积流量，称为标态流量(下同)。
本空分装置氧气产量调节范围：75%～105%;连续运行周期(两次加温解冻间隔期≥2年；装置加温解冻时间≤36小时；装置启动时间(从膨胀机启动到氧产品达到纯度指标)≤36小时。
第一部分空分装置
空分装置部分包括基本原理、工艺流程、空分装置开停车操作、泵系统共四章
第一章基本原理
本章包括制冷和精馏共两节
第一节制冷
在深冷技术上，获得低温的方法主要有两种：一种是不作外功的绝热膨胀，即节流膨胀；另一种是作外功的绝热膨胀，即等熵膨胀。
1.节流膨胀
连续流动的高压气体，在绝热和不作外功的情况下，经过节流阀急剧地膨胀到低压的过程，称为节流膨胀。由于节流前后气体压力差较大，因此节流过程是不可逆过程。气体在节流过程即无能量收入，又无能量支出，节流前后能量不变，故节流膨胀为等焓过程。气体经过节流膨胀后，一般温度是会降低的。温度降低的原因是因为气体分子间具有吸引力，气体膨胀后压力降低，体积膨胀，分子间距离增大，必须消耗一部分动能及分子间吸引力，因而温度下降。
利用气体的T-S图能十分方便地计算出节流膨胀前后温度的变化。例如在图5-2中，为了求出气体从状态2(T2,p2)节流膨胀到压力为p1时的温度，只要由2点作等焓线H2,与等压压线p1相交于1点，线段2-1表示膨胀过程，1点的温度T1即为节流膨胀后的温度，T2-T1为节流膨胀前后的温度差。
2、等熵膨胀压缩气体经过膨胀机在绝热下膨胀到低压，同时输出外功的过程，称为等熵膨胀。由于气体在膨胀机内以微小的推动力逐渐膨胀。因此过程是可逆的。根据热力学第二定律可知，可逆绝热过程的熵不变，故为等熵过程。气体经过等熵膨胀后温度总是降低的，主要原因是气体通过膨胀对外作功，消耗了气体的内能，另一个原因是膨胀时为了克服气体分子间的吸引力，消耗了分子的动能。在图5-2中，线段2-3表示气体的压力为P2,温度为的T2的2点等熵膨胀到P1时的过程，T2-T3为膨胀前后气体的温度差。由图5-2可见，气体同样从状态2(P2、T2)膨胀到低压时，等熵膨胀前后的温差(T2-T3)大于节流膨胀前后温差(T2-T1),同时等熵膨胀的降温效果比节流膨胀的降温效果好，但膨胀机的结构比节流阀复
杂。
图5-2气
体的T-S图
第二节精
馏
1精馏概