空分技术论文范文

参见附图，这个图比较清晰的说明了空分的流程

低温精馏是空分最主要的工艺

还有用到的就是靠压缩-膨胀、节流来获取冷量

空分技术主要是利用低温精馏的原理，将空气中的各种气体根据沸点不同，采用多级精馏获得高纯的一种技术。如果是要求不是特别高，量不是很大的情况，是可以采用膜分离技术的。楼上的回答，明显不是业内人。

空分设备塔内泄漏故障分析及处理的工学论文

论文关键词：大型空分设备泄漏原因分析处理

论文摘要：介绍了18000m3/h空分塔冷箱内泄漏的故障经过，分析了冷箱内泄漏和氩系统堵塞的原因，简述了处理措施，最后对空分安装、设计提出了建议。

新钢18000m3/h空分是由杭氧提供的空分本体设备，浙江开元安装分司安装，于2003年4月投产，该空分设备采用常温分子筛吸附、增压透平膨胀机、规整填料上塔和全精馏无氢制氩技术、氧氮产品外压缩的流程。两年运行过程中，相继出现冷箱跑冷严重，冷箱壁多处结霜结冰甚至裂缝，基础温度下降，冷箱压力上升。夏季不得不运行两台膨胀机才能保空分运行的冷量，造成液体量低,产品能耗高等问题，为此2005年7月2日至26日,我公司利用25000m3/h空分投产的机会对18000m3/h空分进行了扒砂检修。

1故障现象

2004年3月出现上塔阻力达满量程，对差压变送器校验为正常，判断阻力计的负管应已断裂。在2004年10月后，相继出现V757管路堵塞，V31,V32阀皮套跑冷严重。2005年1月因空分主板式换热器出现严重偏流利用炼钢检修机会，对空分进行加温解冻。重新开机进入积液的过程中出现冷箱压力逐渐升高，（冷箱下部压力升到），主换热器冷箱顶部安全阀被冲开，其内部的不锈钢网破裂，大量的珠光砂向外喷出。下部冷箱壁上阀门的皮套、人孔密封处开始泄漏冷气，冷箱基础北面外缘结冰。

由于基础温度下降及冷箱内压力偏高，只有把主塔其他安全阀撬开泄压，随着运行时间的延长，基础温度不断降低，其中最低是粗氩Ⅱ底部温度达－70℃（正常时为－12℃）。主换热器冷箱及主塔冷箱顶部结满冰，厚度在50mm到80mm之间，2005年1月底主冷箱顶部西面裂开一条长约150mm的裂缝，四楼的液面计电加热器电源箱泄漏出大量的冷气，沿边有一条约600mm的裂缝。按当时事态发展，冷箱有可能出现大面积开裂。只有增加冷箱密封气压力表，监控冷箱内压力，同时根据冷箱不同部位的基础温度和冷箱压力，调整冷箱各处安全阀的开度，控制冷量在冷箱的分布，保证冷气走最长的距离出冷箱，尽量提高冷气出冷箱温度。

精氩塔底部液氩返回粗氩Ⅱ底部的.管路，每当空分停车后再启动，开启该管路不久后就发生堵塞，2005年3月精氩塔系统管路相继出现堵塞（主要有贮槽余气回精氩塔管、精氩液面计正管，液氩进液氩泵管等），对精氩馏塔单体加温后，再启动不久仍出现以上现象。

进入5月份随环境温度上升，基础温度有所回升，冷箱周围的结冰有些减少，但空分装置的冷量明显不足，不得不靠运行两台膨胀机来保证空分正常运行的冷量，空分产量下降，能耗增加。

2原因分析

18000m3/h空分2005年6月停机后，从25000m3/h空分分子筛后引一股干燥的空气对其容器管道进行加温（估计气量为500m3/h），经过一个月的加温，于7月2日开始扒砂检修。在扒砂过程发现珠光砂中有部分比较潮湿，冷箱顶部珠光砂还有结冰现象。空分塔内管道情况不理想，有四处18管断裂，多处管道变形厉害，多处支架变形或根部脱焊，尤其是单臂托架和固定支架变形严重，粗氩Ⅱ塔（东面）、上塔（南面）拉杆根部脱焊。根据检修前空分运行状况及扒砂后冷箱内情况分析，冷箱内泄漏主要原因有：

3．1珠光砂结冰

（1）塔内仪表电加热器电源箱镶在冷箱壁上，而下部有许多8左右孔，箱内底部经常积水，水从孔中流入冷箱中；

（2）部分阀门安装时，阀杆与冷箱阀门孔不对中，许多皮套不能很好密封，水从阀门阀杆中渗入；

（3）冷箱上人孔盖密封不够，水渗入冷箱中；

（4）当空分停机后冷箱内无密封气，外界湿空气中水份，除从冷箱上述部位，进入冷箱中，还可能从呼吸筒中吸入冷箱。

3．2小于18管道根部焊缝断裂及部分大管变形

（1）仪表导压管的保护架全部使用∠25的角铁，扒砂发现，超过2m的仪表导压管保护架变形非常严重，其中上塔阻力负管和AE22分析管的断裂是因仪表支架变形后压迫致断裂的；

（2）PV701和PV702两个液氩（氮）平衡器不凝气排放管的根部断裂，主要因管道走向和支架设置存在问题，PV701不凝气排放管有3m而无固定支架或保护架，PV702顶部不凝气排放管支架与根部有5m多无固定支架或保护架，上述两管均在冷箱的中部穿过，不能承受珠光砂的静重而压弯断裂；

（3）管道变形。管道变形基本分布在冷箱顶部层，其中有产品液氮排放管，粗氩液化器氮气进污氮管，液空平衡器液空进上塔管，粗氩液化器氮侧安全阀导压管变形移位约200～300mm。主要原因（ⅰ）2005年元月加温时，整个塔体由冷状态位置上升到常温位置（铝的膨胀系数为），顶部管随塔向上移，可是珠光砂仍处于0℃以下而且结冰，而这些管线不能克服冰层压力，导致管道变形；（ⅱ）由于支架设置不正确所致，托架离管道距离过大，垂直管支架抱箍过紧，托架的强度不够，支架焊接强度不足。 3．3精氩系统部分管道被堵

发生堵塞的管线均与精氩塔相接，并且都位于精氩蒸发器液氮平衡器PV702的下方，管线内的工作压力为,温度为℃,液氩的凝固点约为℃。精氩蒸发器液氮平衡器PV702内压力为，温度为-177℃，其不凝气排放管的根部断裂，液氮从断裂口向下流，液氮压力迅速下降（从降为冷箱内压力），致使液氮温度由-177℃降到-193℃以下，这一温度低于液氩的凝固点，使精氩塔底部液进粗氩Ⅱ底部的管路、贮槽回精氩塔管、精氩液面计正管等管线内液氩凝固，堵塞管线。

4检修及处理

此次检修进行了系统安排，对塔内可能存在的隐患逐一排查和整改。

1、增加基础加温管，珠光砂加入冷箱后进行基础加温干燥。冷箱密封气管与纯氮总管相连，当空分临时停车时可切换到纯氮总管供密封气。

2、对经冷箱中间变形管改变走向，尽量沿冷箱壁走，便于设置支架、托架，难于设置支架的使用6铜管（退火）设置吊架，此次检修使用近500m铜管，仪表测量管保护架采用∠45角铁，并用铜线把测量管固定在保护架内,对于较长的保护架而无法固定的两边拉6铜管，以防承受珠光砂载荷时弯曲或移动。

3、塔内仪表电缆线经引线孔从中引出并密封好，液面计正管加热器配电箱由原来襄嵌在冷箱内改安装在冷箱外壁，襄嵌孔用钢板满焊，所有冷箱壁裂缝全部满焊。

4、冷箱人孔、管道进出冷箱结合部橡皮垫的两面采用玻璃胶密封。冷箱壁上阀门密封皮套采用双层，新的在内，旧的在外。

5、冷箱内支架全部逐一检查，对支架与冷箱焊接处未满焊全部整改，管道与托架距离不足重新设置，压弯的托架增设斜撑，斜撑设置点与冷箱垂直距离大于水平肩的长的三分之二，大于DN80管道采用双肩支架。

6、冷箱内珠光砂结冰是这次泄漏的主要原因之一，珠光砂的干燥与否也是空分冷箱长期安全运行的关键。检修后，新钢公司气体厂利用公司6#高炉改造期间，继续利用25000m3/h空分分子筛后空气对冷箱内珠光砂进行干燥。

5经验与体会

大型空分设备冷箱塔比较高，管系比较复杂，要保证长期安全稳定运行，必须从设计、安装到日常维护做到科学性和系统性的统一。

1、设计时冷箱中在上、中、下考虑基础加温管,以便日常运行中充压均匀及扒砂检修时能把塔内珠光砂加温透，避免较低温的珠光砂出冷箱后吸潮和珠光砂冰块掉下砸坏设备。冷箱内管道、容器不仅要充分考虑热膨胀冷缩及自补偿，而且要考虑便于管架、阀架的安装，从分离塔体上进出的液体管或比较小的气体管，塔体应考虑有设置支架的地方，以便管道可以和塔体自由收缩。工艺管道尽量采用大于25管道，小于25时应考虑设置保护架。冷箱密封气管不应从冷箱中央穿过，应沿冷箱壁铺设。

2、空分设备冷箱内安装工程质量是确保冷箱长期运行的重要措施之一，而阀门、容器、管道的安装质量又是整个冷箱设备安装最关键的部分。阀架、管架与冷箱壁焊接处必须满焊。容器的拉架在空分塔整体冷调试前应处于自由状态，避免在低温下因容器收缩造成损坏或影响垂直度。管架的设置应保持被设管架的管道有足够的稳定性，不能随便晃动，并且要考虑到管道的热膨胀收缩及自补偿；垂直走向管道应设置必要的固定支架，大于DN80管道采用双肩支架，卡箍与管道之间不能过紧也不能过松。测量管路与测量仪表相连时，管路应向上铺设，且应安装在托架内，测量管从根部到冷箱壁之间的上部必须设保护架，保护架应采用∠45角铁，材质最好使用不锈钢，对于固定点在上部的容器或管道上的测量管，保护架与测量管有一定的距离，距离必须大于容器或管道上移长度（比如精氩塔下部测量管与保护架的距离应大于18mm以上）。小于90管道尽量沿冷箱壁走，便于设置支架。安装过程中注意冷箱的防水、防潮。安装过程中支架抱箍上的四氟垫，防止焊接过程中烧坏，不能有焊瘤直接与管道接触，避免管道伸缩移动磨破管道。

3、虽然有科学合理的设计和高质量的安装，正常的维护是必不可少的。空分投产后一个月左右，应打开顶部人孔，检查珠光砂充满情况，若缺少应及时补充。为了防止外界空气中的水分进入冷箱内，空分塔内处于低温时应充入惰性气体，保持冷箱内压力约为200～300Pa，特别在空分临时停车时也不应忽视。冷箱壁上阀门密封皮套因露天日晒雨淋，常常一年左右开始老化破损，老化破损皮套必须进行更换，最好采用双层或外面增加保护层。

空分技术是利用空气中各组分沸点的不同，多次进行混合液体的部分蒸发和混合蒸汽的部分冷凝来达到空气分离的目的。基本上分为空气的过滤和压缩，空气的冷却，空气中水和二氧化碳的清除，冷量的制取，把空气冷却到液化温度，液化及精馏，回收冷量，空气中危险杂质的清除，产品气的送出等几部分。

你是神马地方？那一家的空分设备？加温后设备运行时间多长？液氮纯度多少？氧、氮、加工空气量是否稳定？先看能不能将设备控制稳定，特别是主冷液氧液位稳定.....

大型空分装置用低温液体膨胀机设计及数值研究-赵威 学位类型:工学硕士 导师:孙金菊 ：2008对大型内压缩流程空分装置用低温液体膨胀机在不同工况下的整级流 场进行了数值模拟计算,预测了不同工况下转子的轴向力水平,对影响轴向力的因素进行了参数化研究.数值结果显示,轴向力随着流量的增加而线性地缓慢增加； 随着轴封密封齿与转子间的间隙增大,轴向力迅速减小并反向；轴向力计算的结果为改进和进行轴向力平衡结构的设计提供了相应的依据.同时,通过分析、对比计 算轴向力的两种方法(数值模拟和经验公式法)所得的结果,指出了经验公式法计算轴向力的局限