某公司空分及供风装置节能技术改造工程可研报告

某公司空分及供风装置节能技术改造工程可行性研究报告

气分离法。空气分离法中包括：深冷法、变压吸附法、膜分离法。

（1） 深冷法：

此法是先将空气压缩、冷却，并使空气液化，利用氧、氮组分的沸点不同（在大气压下氧的沸点为90K，氮的沸点为77K），在精馏塔的塔盘上使气、液接触，进行质、热交换，高沸点的氧不断从蒸汽中冷凝成液体，低沸点的氮不断的转入蒸汽中，使上升的蒸汽中含氮量不断提高，而下流液体中含氧量越来越高，从而使氧、氮分离，得到氮气或氧气。此法是在120K以下的温度条件下进行的，故称为深冷法空气分离。

（2）变压吸附法：

变压吸附法即PSA法（Pressure Swing Adsorption），基于吸附剂对空气中的氧、氮组分选择性吸附而使空气分离得到氮气。当空气经过压缩，通过吸附塔的吸附层时，氧分子优先被吸附，氮分子留在气相中，而成为氮气。吸附达到平衡时，利用减压将分子筛表面所吸附的氧分子驱除，恢复分子筛的吸附能力即吸附剂解析。为了能够连续提供氮气，装置通常设置两个或两个以上的吸附塔，一个塔吸附，另一个塔解析，按适当的时间切换使用。

（3） 膜分离法：

膜分离法是利用有机聚合膜的渗透选择性，从气体混合物中分离出富氮气体。理想的薄膜材料应具有很高的选择率和渗透性。虽然膜分离法装置简单，操作方便，但工业应用还不广泛。

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2.2 深冷制氮与变压吸附制氮的技术经济比较 （1）工艺流程比较

变压吸附制氮流程简单，设备数量少，主要设备仅有空压机、空气干燥器、吸附制氮机和储气罐等。而深冷制氮流程复杂，设备数量多，主要设备有空压机、空冷器、空气净化干燥器、换热器、膨胀机和精馏塔等。

（2）产品种类、纯度及制氮电耗比较

深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮、液氧，满足需要液氮、液氧的工艺要求，而变压吸附制氮只能单一生产氮气。

深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。氮气纯度受到氮气负荷、塔板数量、塔板效率和液空中氧纯度等限制，调节范围很小。因此，对于一套深冷制氮设备其产品纯度基本是一定的，不便调节。变压吸附制氮制取的氮气纯度一般在95%-99.9%范围内，如果需要更高纯度的氮气需增加氮气净化设备。氮气纯度只受产品氮气负荷的影响，在其他条件不变情况下，氮气排出量越大，氮气的纯度就越低；反之则越高。因此对于一套变压吸附制氮设备只要负荷允许，其产品纯度可以在90-99.9%之间任意调节。

生产高纯度氮气（纯度在99.9%以上），深冷制氮与变压吸附制氮的单位电耗相差不大；但对于生产纯度较低的氮气，变压吸附制氮在单位电耗上有着明显的优势。

（3）运行控制比较

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深冷法制氮设备不宜经常起、停，宜长时间连续运行。变压吸附法启动时60分钟内便可以获得合格的氮气产品，如果需要高纯的氮气，那么经过氮气净化装置，大约再用30分钟便可获得高纯氮气。

现在深冷法制氮一般均采用先进的DCS（或PLC）计算机控制技术，实现中控、机旁、就地一体化的控制，可有效的监控整套设备的生产过程。变压吸附制氮采用智能化全自动控制，按钮即可进行氮气生产。

（4）基建、设备、维修费用的比较

变压吸附制氮设备数量较少，基建费用低，对厂房和设备基础要求也不高。深冷制氮设备较复杂，安装要求高且周期长，并且保冷箱和保冷材料（珠光砂）需要大量资金，基建投资高。

变压吸附制氮本身较简单，运转机械数量少，近似常温常压下操作，维修保养工作量少，费用低。而深冷制氮在低温下运行，运转机械较复杂，所以维修费用及保养时间均比变压吸附制氮多。

（5）、方案选择

基于上述各方面因素，选择变压吸附制氮装置。

第三章 建设方案

1、土建部分

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主要是变压吸附制氮装置、空气压缩机、空气缓冲罐、空气过滤器、电加热器及水过滤器的基础。

2、管路及设备安装 管路连接见工艺流程简图。

第四章 技术与设备方案

4.1 工艺流程简述

新建工程投入运行后,停运五台输送工业风、仪表风的空压机组（备用状态）、停运四台污氮蒸汽加热器。运行二工段KDON—1500/2100型空分装置（为8PVC装置配套）、三工段KDON—400/2100型空分装置（为8PO装置配套）及二套1000Nm3/h变压吸附制氮装置，同时运行新增压缩机和一台2400 Nm3/h 的空压机组既可满足生产装置氮气、氧气、工业风，仪表风的用量需求。且三台空分装置压缩机可互相备用。

4.2 主要设备

序号 1 2 3 4

设备名称 变压吸附制氮装置 空气压缩机 空气缓冲罐 电加热器 主要参数 1000Nm3/h、出氮质量99.95%。 排气15600 Nm3/h、压力0.85mpa、1950kw。 40 m3 170 kw 10

数量 二套 一台 一套 四台