内压缩流程空分设备低温换热与精馏研究.pdf

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1、木设计制造术内压缩流程空分设备低温换热与精馏研究蒋旭(中空能源设备有限公司，浙江省杭州市滨盛路1509号天恒大厦310051)摘要：详细分析和讨论了内压缩流程空分设备的氮两组分、氧／氮／氩三组分及氧／氩两组分和氮／氩两组分的相平衡，上塔、下塔、粗氩塔、精氩塔的精馏特征以及高压换热器、低压换热器、过冷器和主冷的换热特点。关键词：空分设备；内压缩流程；相平衡；精馏；换热中图分类号：TB657．6文献标识码：AApproachtolow·temperatureheatexchangeandrectificationofinnercompressionprocessair

2、separationplant。JiangXu(ZokoEnergyEquipmentCo．，Ltd．，TianhengBuilding，1509BinshengRoad，Hangzhou310051，Zhejiang，P．R．China)tAbstractHere，theinnercompressionprocessairseparationplantisindetailsanalyzedandapproachedinthefollowingrespects：phaseequilibriumofoxygen／nitrogentwocomponents，oxyge

3、n／nitrogen／argonthreecomponents，andoxygen／argontwocomponents，andnitrogen／argontwocomponents，therectificationcharacteristicsofuppertower，lowertower，crudeargontowerandfineargontower，andthefeaturesofheatexchangeofhigh-pressureheatexchanger，low—pressureheatexchanger，sub—cooler，andmaincond

4、enser．Keywords：Airseparationplant；Innercompressionprocess；Phaseequilibrium；Rectification；Heatexchange空分设备内压缩流程涉及到的相平衡、精馏及杂，如今应用到空分低温换热的一般首选板翅式换换热都要比传统外压缩流程复杂得多，空分设备冷热器，其可以满足多股流、相变与无相变及超临界箱内的换热与精馏都相互作用又影响，由于内压缩状态下的换热形式，这些在外压缩流程都是未出现的产品是在冷箱内通过液体泵压缩后经过高压换热过的换热方式，所以研究内压缩流程的换热方式对器复热出冷箱，其工作

5、压力往往都超出氧、氮的I临加深对其的理解和运用有重大意义。界点，液体在超临界状态下进行换热也是内压缩流1内压缩空分流程程的一大特点。而在精馏方面，由于产品种类及获内压缩流程是产品氧气通过液氧在冷箱内通过取方式不同，导致塔设备的物料进出口与外压缩流液氧泵加压获取压力再复热出冷箱的一种流程形程相比有很大的变化；换热的情况相比精馏更要复式，氧气压力不受限制，氮气产量最大可达到收稿日期：2012—12-04；修回日期：2013-06-08作者简介：蒋旭，男，工程师，毕业于西安交通大学过程装备与控制工程专业，长期从事大型空分设备的设计、研究工作，现在中空能源设备有限公司设计

6、研究院工作。·23·2．8倍氧气产量，氩气产品提取率可达85％左右。统和贮存与汽化系统等组成。具体流程如图1内压缩流程空分设备一般由压缩系统，空气预所示。冷系统，分子筛纯化系统，精馏系统，产品压缩系液氚液氮液氧图1内压缩流程空分设备工艺流程图内压缩流程一般有三种流程形式：空气增压单泵流程(中、高压氧内压缩，中、高压氮外压缩，压力氮气下塔抽取，低压氮气上塔抽取)，空气增压双泵流程(中、高压氧内压缩，中、高压氮内压缩，压力氮气下塔抽取，低压氮气上塔抽取)和氮气循环单泵流程[中、高压氧内压缩，中、高压氮外压缩(循环氮压机与产品压缩机合二为一)，压力氮气下塔抽取，低压氮气

7、上塔抽取]。2气液相平衡深冷法分离空气即在低温状态下利用各组分沸点的不同而进行分离的过程。相平衡存在于两组分以及多组分的精馏分离当中，两组分以及多组分之问的相平衡是空分精馏的基础。2．1不同压力下。氮、氧两组分相平衡不同压力(1bar、3bar、5bar、8bar)下，氧、氮两组分相平衡如图2所示。由图2可以看出，压力越高，氮、氧精馏温差越小，精馏效果会越差；压力越低，精馏温差越大，精馏效果会越好。图2不同压力下，氮、氧两组分相平衡图·24·下塔也叫压力塔，一般压力塔的精馏选择筛板0．1％以下，氮塞工况例外)，而且氮气对混合物塔，填料塔在压力高时精馏效率并没有优势

8、，筛板温度