深冷分离制氧流程

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1、第三章深冷分离制氧流程第一节深冷分离空分装置的发展历程一、深冷分离工艺技术：近40年来，我国大中型空分流程已经历了：铝带蓄冷器冻结高低压空分流程；石头蓄冷器冻结全低压空分流程、切换式换热冻结全低压空分流程、常温分子筛净化全低压空分流程，常温分子筛净化增压膨胀空分流程等5次变革。目前正在实现常温分子筛全低压填料精馏空分流程的变革，使我国空分设备水平能跟进世界先进水平。铝带蓄冷器冻结高低压空分流程：1968、年前，铝带蓄冷器冻结高低压空分流程是我国大中型空分设备采用的主导流程，典型产品为3150m3/

2、h。这是我国第一代产品，流程组织较为复杂，主要由空气过滤压缩、高压空气压缩、二氧化碳碱洗、氨预冷、膨胀制冷、换热精馏等系统组成。石头蓄冷冻结全低压空分流程：随着透平膨胀机技术的开发，蛇管式石头蓄冷器的出现及其自清除技术的改进等，1968~1969年出现了石头蓄冷器冻结全低压空分流程。典型产品为6000m3/h空分设备，这是我国第二代产品。流程大为简化，同样主要由空气过滤压缩、空气预冷、膨胀制冷、换热精馏等系统组成。切换式换热器冻结全低压空分流程：随着高效板翘式换热器的研制成功和反动式透平膨胀技术的

3、进一步发展，空分流程水平又大大向前推进了一步，出现了切换式换热器冻结全低压空分流程。1970~1978年，我国采用该流程自行设计了1000m3/h,6000m3/h,10000m3/h。这是我国第三代产品。同样主要由空气过滤压缩、空气预冷、膨胀制冷、换热精馏等系统组成。常温分子筛净化全低压空分流程1960年分子筛吸附剂进入市场后，德国林德公司开发出了第一台分子筛吸附器，并将这种技术应用于空分设备上。1979年后，我在引进常温分子筛净化空气设备的设计制造技术后，进过二次开发，先后设计制造了6000m

4、3/h，10000m3/h两种容量分子筛净化空分设备。常温分子筛净化全低压空分流程和切换式换热器冻结空分流程之根本区别在于，将切换式换热器的传质和换热两种功能分开，在冷箱外用分子筛吸附器清除空气中的水分和二氧化碳，在冷箱内的主换热器仅起到换热作用。这是我国的第四代产品。常温分子筛净化增压膨胀空分流程在寻求降低能耗的途径上，常温分子筛净化增压膨胀空分流程的出现，是空分流程技术一大进步。它是常温分子筛净化全低压空分流程的基础上，将膨胀机的制动发电机该成了增压机。增压机的作用是将膨胀空气在膨胀过程中产生

5、的功，直接用来使进膨胀机的空气增压，膨胀机前压力的提高，就增加了单位膨胀空气的制冷量，在空分设备所需一定的情况下，膨胀量就可以减少下来，总的加工空气量也就相应降低，这就是常温分子筛净化增压膨胀空分流程氧提起率能进一步提高，能耗得以下来的原因。1986~1989年，我国成功地为吉林化肥厂研制出了采用常温分子筛净化增压膨胀空分流程的6000m3/h空分设备，这是我国的第五代产品。常温分子筛净化全填料精馏空分流程常温分子筛净化增压膨胀空分流程发展至今，已作为主导流程被国内外广泛采用。但是，为了进一步提高

6、装置效率，降低能耗，国外在常温分子筛净化增压膨胀空分流程的基础上，对其配套的单元设备部机的设计采用了“各个击破”的战略，进行了深入的研究和开发，并取得了大幅度增效减耗得整体效应。-19-（1）规整填料塔技术。（2）全精馏制氩技术。（3）膜式蒸发技术。（4）变压解吸技术。（5）水冷塔蒸发降温技术。内压缩流程：内压缩流程是最近几年新兴的空分流程。来自主冷凝蒸发的液氧被液氧泵压缩到所需要的压力，然后再换热器中被气化和复热。为了使加压后液氧的低温冷量能够转换成为同一质量等级（或同一低温级）的冷量，使装置实

7、现能量（冷量）的平衡。必须要有一股逆向流动的压缩空气在换热器中与加压后的液氧进行换热。在始液氧气化和复热的同时，这股压缩空气则被冷却和液化，然后送入塔内参与精馏，使加压的液氧的低温冷凉被吸收后保存下来，如此循环不断，达到最经济运行的目的。由于热动力学的原因，这股压缩空气必须在增压机中被压缩到高于液氧的压力。在一些不同的流程中，也可以用氮气作为循环介质来吸收和转移加压液氧的低温冷量。对高压压力氮有大量需求的工艺过程，常用以氮气作为在循环介质的内压缩流程，这样可以减少转动设备，因而可以节约投资。-19

8、-利用高压氮气来使加压液氧气化复热并回收其低温冷量的缺点是：由于氮气的冷凝温度比空气低，氮气的潜热比空气小，这就意味着为气化同样数量的加压液氧，需要被压缩的氮气量要比空气气量更多，而且，氮气的压力高于空气的压力。由于被压缩的氮气来自冷箱，在冷箱里德氮气流路由压力损失。因此，循环氮压机的吸入压力要低于相应的增压空气压缩机的吸入压力，这意味着氮压缩机的压缩比要大于增压增压空气压缩机的压缩比。因此，在同样规模的内压缩流程中，氮压机的尺寸要比增压控股器压缩机的尺寸大，耗功也要高一些。因此，