河南杭氧20000m3/h空分设备的优化设计和技术特点

　　河南杭氧气体有限公司(以下简称:河南杭氧)新建的20000 m3/h空分设备由杭氧成套提供,是杭氧进军工业气体领域而投资的1套空分设备。作为杭氧气体投资项目,综合考虑多方面因素,20000 m3/h空分设备采用了立式径向流分子筛吸附器、规整填料下塔和双层主冷等先进技术,从而降低了空压机的排气压力,达到节能的目的。

　　1 主要性能指标

　　河南杭氧20000 m3/h空分设备的主要性能指标见表1。

　　2 流程组织

　　在杭氧已有20000 m3/h等级空分设备设计、制造经验的基础上,根据空分设备合同性能指标要求,从运行能耗和投资成本等多方面进行综合考虑,河南杭氧20000 m3/h空分设备采用常规空气增压、立式径向流分子筛吸附器净化、增压透平膨胀机制冷、规整填料技术精馏、全精馏无氢制氩外压缩流程。空分设备流程如图1所示。

　　其中,主换热器采用氧、氮、污氮单独与空气换热的形式,以减小阻力损失。20000 m3/h的产品氧气从上塔底部引出,经膨胀空气换热器和氧换热器复热后出冷箱,被氧压机压缩到213 MPa后进入用户管网; 40000 m3/h的氮气从上塔顶部引出,经过冷器和氮换热器复热后出冷箱,其中,13000 m3/h的氮气去水冷塔作为冷源, 27000 m3/h的氮气分成两股分别进入中、低压氮压机压缩后进入用户管网;产品液氧、液氮、液氩经产品阀后进入各自贮槽;污氮气从上塔上部引出,经过冷器和污氮换热器复热后出冷箱,一部分作为分子筛吸附器的再生气体,另一部分送往水冷塔作为冷源。分子筛吸附器后空气分为两路,一路经过主换热器被返流气体冷却后进入下塔,另一路经过增压空气换热器换热后去膨胀机增压端增压,增压后的空气经过增压空气换热器和主换热器换热冷却后,进入膨胀机膨胀制冷,然后经过膨胀空气换热器与产品氧气换热后进入上塔,部分旁通进入污氮管。

　　3 主要配套机组及其特点

　　311 空压机

　　空压机采用离心压缩机,由杭氧透平机械有限公司供货,其作用是为空分设备提供带压原料气。

　　312 空气预冷系统

　　空气预冷系统采用带水冷塔的新型高效空气预冷系统,其作用是冷却和洗涤原料空气。空冷塔和水冷塔均采用特殊设计的全散堆填料,具有传热、传质效率高、操作弹性大和阻力低等优点。

　　313 分子筛纯化系统

　　分子筛纯化系统采用长周期、立式径向流吸附技术。分子筛吸附器采用立式径向进气结构,主要由外壳、2层(或3层)带孔的中间环、气流分布器等组成。分子筛填装在带孔的中间环之间。工作时,空气从分子筛吸附器底部进入,然后以径向流动通过分子筛,从而吸附空气中的饱和水分、二氧化碳以及绝大部分碳氢化合物,净化后的空气由容器顶部排出;再生时,污氮由容器顶部进入,然后以径向流动通过分子筛,带走分子筛中的水分、二氧化碳以及绝大部分碳氢化合物,最后由容器底部排出。