Akito - 远すぎた空02:30来自钢铁掌门
1.概述
制氧站为熔融还原炉及配套设施提供氧气和氮气。制氧站拟选40000Nm3/h空分装置。制氧工艺采用全低压分子筛净化吸附、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、产品氧气内压缩、产品氮气外压缩、产品氩气内压缩的工艺流程。空分装置与熔融还原炉配套分步实施。本工程氧气站内设有主要工艺设备如下：
（1）40000Nm3/h空气分离设备4套；
（2）30000Nm3/h、1.2MPa氮气透平压缩机4台；
（3）6000Nm3/h、0.8MPa氮气透平压缩机4台；
（4）液体贮槽6座1000m3液氧贮槽2座，1000 m3液氮贮槽2座，1000m3液氩贮槽2座。
2.工艺流程及特点
原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机，经压缩机压缩后进入空气冷却塔冷却。空冷塔上部冷却水为经水冷塔冷却后的水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。
经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳、乙炔和水分被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化器的切换周期约为480分钟，定时自动切换。
净化后的加工空气分为三股：一股被抽出作为空分自用仪表空气和产品工厂空气；一股去空气增压机继续增压；剩下的大部分空气直接进入低压板式换热器，被返流气体冷却至饱和温度，出板式换热器冷端直接进入下塔进行精馏。
由增压机增压的空气分为二股排出：（1）在增压机第一级抽出一股空气，节流后作为产品仪表空气；（2）另一股空气在增压机中继续增压，被冷却后进入板式与高压液氧换热，换热后的高压液空经节流阀节流后送入下塔。
空气经下塔初步精馏后，获得液空、纯液氮和污液氮，并经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，经液氧泵压缩后进入板式换热器，复热后的低压氧气（1.0MPa）出冷箱，通过低压氧气管网供给用户。另抽取部分液氧过冷后作为液氧产品送入液氧贮槽。
从下塔顶部抽出液氮，经过冷器过冷后作为产品进入贮槽，另一部分经液氮 泵压缩后进入板式换热器，复热后出冷箱，进入氮气管网。
下塔顶部抽出部分压力氮气，经板式换热器复热后出冷箱，一股经低压氮气压缩机压缩到0.8MPa，进入低压氮气管网，另一股经中压氮压机缩到1.2MPa，进入中压氮气管网。
从上塔上部引出污氮气经过冷器、板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。
从上塔顶部抽出常压氮气，经过冷器、板式换热器复热出冷箱作为预留氮气产品，用户需要时送往用户氮气管网，用户不需要时送往水冷塔。
在上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔，粗氩塔底部的回流液体经液氩泵加压后送入上塔；氩馏份经粗氩塔精馏后得到粗液氩，并送入纯氩塔中部，经纯氩塔精馏后在塔底部得到纯液氩。工艺流程主要特点：
（1）本装置采用全低压分子筛净化吸附、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、产品氧气内压缩、产品氮气外压缩的工艺流程，运行可靠、流程先进、操作方便、设备配置合理、安全低耗。
（2）空气预冷系统采用污氮气、氮气冷却循环水，操作弹性好，充分利用干燥污氮气及多余氮气。空冷塔结构采用必要、可靠的防液泛措施，防止雾状游离水带入分子筛吸附系统。
（3）分子筛吸附系统采用活性氧化铝 + 分子筛双层结构，长周期切换。吸附剂和切换阀门使用寿命长，系统切换损失小，床层阻力小，并有防止分子筛吹翻措施和可能吹翻的处理措施。再生加热器采用节能型蒸汽加热器（电加热器备用）。
（4）分馏塔的上塔(低压塔)、氩塔采用规整填料塔。大大降低塔的阻力，氧、氩提取率进一步提高。
（5）透平膨胀机采用增压机制动工艺，从而减少了膨胀空气量，使精馏塔上塔工况稳定。
3.空分设备的配置
根据氧气氮气平衡结果，单炉氧气用量37580Nm3/h，单炉氮气（1.0MPa）平均用量28100 Nm3/h，单炉氮气（0.4~0.6MPa）平均用量5980 Nm3/h。
3.1空分装置性能参数
3.2主要设备技术参数
空分装置主要包括空气压缩系统、空气预冷系统、空气纯化系统、分馏塔系统、增压透平膨胀机系统、氮气压缩系统和液体贮存汽化系统。
3.2.1空气压缩系统
（1）自洁式空气过滤器
处理空气量 420000 m3/h
过滤效率 ≥99.96%（≥1μm）
过滤阻力 450～650Pa
（2）空气透平压缩机
吸入空气量 210000 m3/h
电机功率 ～18000kW
（3）空气增压机
吸入空气量 55000Nm3/h
排气压力 ～2.8MPa(A)
电机功率 ～4500kW
3.2.2空气预冷系统
（1）技术参数
处理气量 203000Nm3/h
空气入口压力 0.59 MPa (A)
空气出口压力 0.58MPa (A)
空气进塔温度 ≤110 ℃
空气出塔温度 ～16 ℃
（2）主要设备参数
1)空气冷却塔
型式 填料塔
主体材料 16MnR
2)水冷却塔 4×1台
型式 填料塔
主体材料 16MnR/Q235-B
3)常温离心水泵
扬程 60m
流量 425m3/h
4)低温离心水泵
水泵扬程 90m
流量 106m3/h
5)冷水机组
制 冷 量 150万kcal/h（标准工况）
电机参数 电压380V 功率315kW
3.2.3空气纯化系统
（1）技术性能
处理空气量 203000Nm3/h
吸附前CO2含量 ≤400ppm 吸附后CO2含量 ≤1ppm （2）主要设备参数：
1）分子筛吸附器
型式 立式双层床
塔内件材质 304
筒体材质 16MnR
2）电加热器
型式 立式
功率 1400kW/台
3.2.4分馏塔系统
加工空气量 203000Nm3/h
3.2.5增压透平膨胀机系统
增压端：
流量 33000Nm3/h
入口压力 0.56MP（A）
出口压力 0.78MP（A）
膨胀端：
流量 33000Nm3/h
入口压力 0.73MP（A）
出口压力 0.14MP（A）
3.2.6氮气压缩系统
（1） 离心式低压氮压机
压缩机排气量 6000 Nm3/h
吸气压力 8kPa
排气压力 0.8MPa
电机功率 ～750kW
（2）离心式中压氮气机，1台
压缩机排气量 30000 Nm3/h
吸气压力 8kPa
排气压力 1.2MPa
电机功率 ～2700kW
3.2.7液体贮存汽化系统
4套空分装置共用1套液体贮存气化系统，该系统具备1套空分系统故障时连续外供24h的能力。
（1）液氧贮存汽化系统
1）粉末珠光砂绝热液氧贮槽，1座
公称容积 2000m3
工作压力 ~10kPa
2）离心式液氧泵 2台
流量 40000Nm3/h
压力 2.5MPa(G)
3）蒸汽水浴式汽化器，1台
流量 40000Nm3/h
压力 2.5MPa(G)
蒸汽耗量 11500kg/h
4）离心式液氧泵（充槽车） 1台
流量 24m3/h
压力 0.8MPa(G)
（2）液氮贮存汽化系统
1）粉末珠光砂绝热液氮贮槽，1座
公称容积 2000m3
工作压力 ~10kPa
2）离心式液氮泵，2台
流量 40000Nm3/h
压力 2.5MPa(G)
3）蒸汽水浴式汽化器，1台
每台流量 40000Nm3/h
压力 2.5MPa(G)
蒸汽耗量 11500kg/h
4）离心式液氮泵（充槽车） 1台
流量 24m3/h
压力 0.8MPa(G)
（3）液氩贮存系统
1）粉末珠光砂绝热液氩贮槽，1座
公称容积 1000m3
工作压力 ~10kPa
2）液氩泵（充槽车） 2台，离心式
流量 24m3/h
压力 0.8MPa(G)
4.工艺布置
每套空分装置分别设置一座压缩机主厂房、一座预冷水泵间和一座增压透平膨胀机间，压缩机主厂房的长度为48m，跨度18m，内设离心透平空压机1台、离心空气增压机1台、中压氮压机1台、低压氮压机1台及10t桥式起重机1台；预冷水泵间长度为23.5m，宽度7.5m，内设预冷水泵4台，螺杆式制冷机1台及5t手动葫芦；增压透平膨胀机间长度为16.2m，宽度9m，内设增压透平膨胀机2台及5t手动葫芦。
区域内管道均采用架空敷设至制氧区域外1m，与公辅管网接口处设切断阀和流量计，采用自然补偿或方形补偿器进行补偿；接口管道参数见表：
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1.概述
制氧站为熔融还原炉及配套设施提供氧气和氮气。制氧站拟选40000Nm3/h空分装置。制氧工艺采用全低压分子筛净化吸附、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、产品氧气内压缩、产品氮气外压缩、产品氩气内压缩的工艺流程。空分装置与熔融还原炉配套分步实施。本工程氧气站内设有主要工艺设备如下：
（1）40000Nm3/h空气分离设备4套；
（2）30000Nm3/h、1.2MPa氮气透平压缩机4台；
（3）6000Nm3/h、0.8MPa氮气透平压缩机4台；
（4）液体贮槽6座1000m3液氧贮槽2座，1000 m3液氮贮槽2座，1000m3液氩贮槽2座。
2.工艺流程及特点原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机，经压缩机压缩后进入空气冷却塔冷却。空冷塔上部冷却水为经水冷塔冷却后的水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。
经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳、乙炔和水分被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化器的切换周期约为480分钟，定时自动切换。
净化后的加工空气分为三股：一股被抽出作为空分自用仪表空气和产品工厂空气；一股去空气增压机继续增压；剩下的大部分空气直接进入低压板式换热器，被返流气体冷却至饱和温度，出板式换热器冷端直接进入下塔进行精馏。
由增压机增压的空气分为二股排出：（1）在增压机第一级抽出一股空气，节流后作为产品仪表空气；（2）另一股空气在增压机中继续增压，被冷却后进入板式与高压液氧换热，换热后的高压液空经节流阀节流后送入下塔。
空气经下塔初步精馏后，获得液空、纯液氮和污液氮，并经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，经液氧泵压缩后进入板式换热器，复热后的低压氧气（1.0MPa）出冷箱，通过低压氧气管网供给用户。另抽取部分液氧过冷后作为液氧产品送入液氧贮槽。
从下塔顶部抽出液氮，经过冷器过冷后作为产品进入贮槽，另一部分经液氮 泵压缩后进入板式换热器，复热后出冷箱，进入氮气管网。
下塔顶部抽出部分压力氮气，经板式换热器复热后出冷箱，一股经低压氮气压缩机压缩到0.8MPa，进入低压氮气管网，另一股经中压氮压机缩到1.2MPa，进入中压氮气管网。
从上塔上部引出污氮气经过冷器、板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。
从上塔顶部抽出常压氮气，经过冷器、板式换热器复热出冷箱作为预留氮气产品，用户需要时送往用户氮气管网，用户不需要时送往水冷塔。
在上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔，粗氩塔底部的回流液体经液氩泵加压后送入上塔；氩馏份经粗氩塔精馏后得到粗液氩，并送入纯氩塔中部，经纯氩塔精馏后在塔底部得到纯液氩。工艺流程主要特点：
（1）本装置采用全低压分子筛净化吸附、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、产品氧气内压缩、产品氮气外压缩的工艺流程，运行可靠、流程先进、操作方便、设备配置合理、安全低耗。
（2）空气预冷系统采用污氮气、氮气冷却循环水，操作弹性好，充分利用干燥污氮气及多余氮气。空冷塔结构采用必要、可靠的防液泛措施，防止雾状游离水带入分子筛吸附系统。
（3）分子筛吸附系统采用活性氧化铝 + 分子筛双层结构，长周期切换。吸附剂和切换阀门使用寿命长，系统切换损失小，床层阻力小，并有防止分子筛吹翻措施和可能吹翻的处理措施。再生加热器采用节能型蒸汽加热器（电加热器备用）。
（4）分馏塔的上塔(低压塔)、氩塔采用规整填料塔。大大降低塔的阻力，氧、氩提取率进一步提高。
（5）透平膨胀机采用增压机制动工艺，从而减少了膨胀空气量，使精馏塔上塔工况稳定。
3.空分设备的配置根据氧气氮气平衡结果，单炉氧气用量37580Nm3/h，单炉氮气（1.0MPa）平均用量28100 Nm3/h，单炉氮气（0.4~0.6MPa）平均用量5980 Nm3/h。
3.1空分装置性能参数
3.2主要设备技术参数空分装置主要包括空气压缩系统、空气预冷系统、空气纯化系统、分馏塔系统、增压透平膨胀机系统、氮气压缩系统和液体贮存汽化系统。
3.2.1空气压缩系统
（1）自洁式空气过滤器
处理空气量 420000 m3/h
过滤效率 ≥99.96%（≥1μm）
过滤阻力 450～650Pa
（2）空气透平压缩机
吸入空气量 210000 m3/h
电机功率 ～18000kW
（3）空气增压机
吸入空气量 55000Nm3/h
排气压力 ～2.8MPa(A)
电机功率 ～4500kW
3.2.2空气预冷系统
（1）技术参数
处理气量 203000Nm3/h
空气入口压力 0.59 MPa (A)
空气出口压力 0.58MPa (A)
空气进塔温度 ≤110 ℃
空气出塔温度 ～16 ℃
（2）主要设备参数
1)空气冷却塔
型式 填料塔
主体材料 16MnR
2)水冷却塔 4×1台
型式 填料塔
主体材料 16MnR/Q235-B
3)常温离心水泵
扬程 60m
流量 425m3/h
4)低温离心水泵
水泵扬程 90m
流量 106m3/h
5)冷水机组
制 冷 量 150万kcal/h（标准工况）
电机参数 电压380V 功率315kW
3.2.3空气纯化系统
（1）技术性能
处理空气量 203000Nm3/h
吸附前CO2含量 ≤400ppm 吸附后CO2含量 ≤1ppm （2）主要设备参数：
1）分子筛吸附器
型式 立式双层床
塔内件材质 304
筒体材质 16MnR
2）电加热器
型式 立式
功率 1400kW/台
3.2.4分馏塔系统
加工空气量 203000Nm3/h
3.2.5增压透平膨胀机系统
增压端：
流量 33000Nm3/h
入口压力 0.56MP（A）
出口压力 0.78MP（A）
膨胀端：
流量 33000Nm3/h
入口压力 0.73MP（A）
出口压力 0.14MP（A）
3.2.6氮气压缩系统
（1） 离心式低压氮压机
压缩机排气量 6000 Nm3/h
吸气压力 8kPa
排气压力 0.8MPa
电机功率 ～750kW
（2）离心式中压氮气机，1台
压缩机排气量 30000 Nm3/h
吸气压力 8kPa
排气压力 1.2MPa
电机功率 ～2700kW
3.2.7液体贮存汽化系统
4套空分装置共用1套液体贮存气化系统，该系统具备1套空分系统故障时连续外供24h的能力。
（1）液氧贮存汽化系统
1）粉末珠光砂绝热液氧贮槽，1座
公称容积 2000m3
工作压力 ~10kPa
2）离心式液氧泵 2台
流量 40000Nm3/h
压力 2.5MPa(G)
3）蒸汽水浴式汽化器，1台
流量 40000Nm3/h
压力 2.5MPa(G)
蒸汽耗量 11500kg/h
4）离心式液氧泵（充槽车） 1台
流量 24m3/h
压力 0.8MPa(G)
（2）液氮贮存汽化系统
1）粉末珠光砂绝热液氮贮槽，1座
公称容积 2000m3
工作压力 ~10kPa
2）离心式液氮泵，2台
流量 40000Nm3/h
压力 2.5MPa(G)
3）蒸汽水浴式汽化器，1台
每台流量 40000Nm3/h
压力 2.5MPa(G)
蒸汽耗量 11500kg/h
4）离心式液氮泵（充槽车） 1台
流量 24m3/h
压力 0.8MPa(G)
（3）液氩贮存系统
1）粉末珠光砂绝热液氩贮槽，1座
公称容积 1000m3
工作压力 ~10kPa
2）液氩泵（充槽车） 2台，离心式
流量 24m3/h
压力 0.8MPa(G)
4.工艺布置每套空分装置分别设置一座压缩机主厂房、一座预冷水泵间和一座增压透平膨胀机间，压缩机主厂房的长度为48m，跨度18m，内设离心透平空压机1台、离心空气增压机1台、中压氮压机1台、低压氮压机1台及10t桥式起重机1台；预冷水泵间长度为23.5m，宽度7.5m，内设预冷水泵4台，螺杆式制冷机1台及5t手动葫芦；增压透平膨胀机间长度为16.2m，宽度9m，内设增压透平膨胀机2台及5t手动葫芦。
区域内管道均采用架空敷设至制氧区域外1m，与公辅管网接口处设切断阀和流量计，采用自然补偿或方形补偿器进行补偿；接口管道参数见表：
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