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液体空分设备常见问题

液体空分设备常见问题
预冷系统设备中的空气冷却塔的供水来源是冷却水泵,水冷塔则由冷冻水泵供水。下面对它们的结构与原理简述如下:
由于在操作过程中密封气体压力的调整不当,液氧泵通常无法泵送液体或泄漏。 从质量上讲,当密封压力过高时,会有气体通过迷宫式密封泄漏到泵中,从而导致叶轮带气甚至空转,从而导致液体不能注入或压力下降;当密封前的气压太低时,会有液氧泄漏。
一般情况下,氮气的液化温度大于氧气的液化温度,但是空分塔上塔与下塔之间的冷凝蒸发器,为什么可以用气氮冷凝放出热量来气化液氧呢?这是因为我们平时所认为的氮气液化温度低于氧气是在相同的压力下为前提的,但在空分上塔底部的压力一般为0.149MPa,下塔顶部的压力为0.58MPa左右,压力不同的原因造成了氧氮饱和温度的反转,冷凝蒸发器正是利用了这一原理,才能不断地为下塔提供液氮作为回流液,同时为上塔提供气氧作为上升气参与分馏。
内压缩空分流程是指液体产品在冷箱内通过液体泵加压后获取压力,再经过高压换热器复热送出冷箱的一种流程形式。内压缩流程的工作压力一般都超出氧、氮的临界点,液体在超临界状态下进行换热是内压缩流程的一大特点,而在精馏过程中,由于产品种类及获取方式的差异,导致塔内设备的物料进出口与外压缩流程有很大差别。在内压缩空分流程中,氧气的压力不受限制,氮气产量最大可达到氧气产量的2.8倍,氩气的提取率可以达到85%左右。 内压缩空分流程一般由内压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、精馏系统、产品压缩系统和贮存与汽化系统组成,其流程形式一般有三种:空气增压单泵流程;空气增压双泵流程;氮气循环单泵流程。 1、空气增压单泵流程:是指中、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。 2、空气增压双泵流程:是指中、高压氧气和中、高压氮气均为内压缩,压力氮气下塔抽取,低压氮气上塔抽取。 3、氮气循环单泵流程:是指中、高压氧内压缩,中高压氮为外压缩,压力氮气下塔抽取,低压氮气上塔抽取,循环氮压机与产品压缩机合二为一。
下塔和上塔是深冷法制氧空分设备精馏系统中的主要设备。下塔和上塔利用混合气体中各组分的沸点不同,将其分离成所要求纯度的组分。上下塔为圆筒型塔结构,下塔内装多层筛板筛板上设置溢流斗,有一个溢流挡板,并密布小孔,上塔内装规整填料及液体分布器。下塔精馏过程中,液体自上往下逐一流过每块筛板,由于溢流堰的作用,使踏板上造成一定的液面高度,当气体由下而上穿过筛板小孔时与液体接触,产生了鼓泡,这样就增加了气液接触面积,使热质交换过程高效的进行,低沸点组份逐渐蒸发,高沸点组份逐渐液化,至塔顶就获得低沸点的纯氮,在塔底就获得高沸点的富氧液空组份;上塔精馏过程中,气体穿过分布器沿填料盘上升。液体自上往下通过部水器均匀地分布在填料盘上,在填料表面上气、液充分接触进行高效的热质交换,上升气体中低沸点氧含量不断提高,高沸点组份氧被大量的洗涤下来,形成回流液最终在塔顶得到低沸点的纯氮、塔底得到了高沸点的液氧。
精馏塔要想稳定运行,进出精馏塔的各股物料及其状态需要满足物料平衡、组分平衡以及能量平衡,主冷液氧面是空分装置制冷量产生与消耗是否平衡的重要标志,当装置冷损大于制冷量时,进下塔空气的含湿量(饱和空气中液体的含量)将减少,主冷中需要冷凝的氮气量就要增大,当然液氧的蒸发量也要增大,液氧面下降。反之制冷量大于装置冷损时,进下塔空气的含湿量将增加,主冷中需要冷凝的氮气量就减少,液氧面自然升高。
液氧内压缩流程是从冷凝蒸发器抽出液氧产品,经液氧泵压缩到所需压力,再经换热器复热、气化后供给用户。内压缩流程由于换热器氧通道要承受高压,所以换热器成本有所增加,但液氧泵的成本要比氧气压缩机的成本便宜很多。综合成本因素,内压缩流程成本并不高于外压缩流程。重要的是液氧不断从主冷排出,设备安全性优于从上塔底部抽出气氧,况且液氧的压缩也比气氧压缩更为安全,目前国际上较多采用内压缩流程。
随着低温液体应用的日趋广泛,低温液体生产厂家为了降低材料费用,提高储存效率,减小设备占地面积,减少制造、运输和安装过程中的能耗,实现安全生产与节能降耗并举的绿色制造理念,大型化设计已经成为常压储罐的主导发展方向。
迪尔空分的一个用户反映:在投建空分设备时,为了在空分停车时紧急备用或进行液体产品外销,配套了大型液氮贮槽。由于用户对氮纯度的要求较高,氮产品中氧含量的设计值小于3ppm(即<3×10-6)。但实际情况下,贮槽中的液氮出现了氧含量达到5ppm以上的现象。液氮纯度不达标,不但影响产品的外销,还直接影响液氮后备系统的紧急备用。
由于市场对低温液体的大量需求,也为了保证在空分设备非正常停车或因故障间断供气时生产线能够正常运行,具有低温液体生产能力的空分用户在保证不影响生产用气的同时,都会最大限度的对液体产品进行生产储存,想尽办法来提高液体产品的产量。
       液体空分设备是直接生产出液体氧、氮等液体产品的空分装置,有的液体空分设备除生产液体产品,也生产少量气体产品。        根据获取液体产品的方法来分,液体空分设备分两种;一种是先生产气态的氧氮,再通过液化装置,将气态产品转化为液体产品。另一种是直接用液体空分设备生产出液体氧氮等产品。        根据压力等级来分,液体空分装置分低压循环液体空分和中压循环液体空分两大类:低压循环气体膨胀量小,工作压力低,气体的液化是通过相变来实现的,为了获得冷量要大幅度提高循环空气量,相应的能耗就大大提高;而中压循环由于工作压力和液化温度高,单位气体液化所需的冷量相应减少,气体液化没有等温的冷凝过程,而是直接变为液体,这样就减少了循环气量,使能耗大大降低。        一般情况下,液体产品小于1000m³/h的空分设备,多采用全低压空气循环的液体空分工艺流程;当液体产品的产量要求在2000-3000m³...
液化器过早出现液体,就是说明液化器接通得太早。假如在切换式换热器的温度工况还没有建立时,液化器就出现液体,这样会因液体的产生而造成切换式换热器返流气体量减少,从而无法保证自清除。并且,空气部分液化会使体积缩小,压力降低,从而正流空气量有所增加,这对切换式换热器的自清除也不利。此外,返流气体过早将一部分冷量用于液化,会使空气在切换式换热器中不能尽快冷到工作温度,甚至可能发生温度回升。这样就会有更多的二氧化碳带入塔内。因此,液化器过早出现液体是不利的。在启动操作中,只要我们适时地接通液化器,就可避免液化器过早地出现液体。通常是在切换式换热器的温度工况基本建立,其他空分设备大致冷却好后,再关液化器的旁通阀,接通液化器为宜。
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