关于空分装置氧提取率的分析

2019-03-28

福建质量管理 2019年21期

(1.陕煤榆林化学有限责任公司陕西榆林 719000)(2.陕西精益化工有限公司陕西榆林 719000)

一、引言

空分装置是石化、煤化工业等的重要配套装置，主要是通过压缩循环制冷的方法将空气变成液态，再经过精馏将液态空气逐步分离成高纯度的氧、氮、氩产品，用于石化、化工、冶金等生产使用。将空气中的主要成分氧、氮、氩有效的分离开，变成高纯度单一产品，是较困难的。况且将空气中仅有的20.93%的氧全部分离出来成为所需的氧产品，那更是困难重重。本文就影响空分氧提取率的因素做一讨论。

二、氧的提取率

(一)氧提取率的定义

氧提取率是产品氧中的总氧量与进塔加工空气中的总氧量的比值

式中：φ——氧提取率

Vo2，Vk——氧气产量和加工空气里，单位Nm3/h

yo2，yk——产品氧和加工空气中所含氧的体积分数，单位%

(二)氧提取率的分析

由定义得：对于一定的地点，空气中的含氧量基本不变。当进塔空气量和产品氧纯度一定时，氧提取率的高低取决于氧产量的多少。而氧产量的多少，对于全低压制氧工艺在进气量一定的条件下，主要取决于污氮气中含氧的高低。所以，应该努力降低污氮气中的含氧量，这样可以多产氧，提高氧提取率。

三、影响空分氧提取率的因素

(一)影响空分氧提取率的因素

由氧提取率的定义得，影响氧提取率主要是污氮气中的含氧量，及就是氧损。想要提高氧提取率就要降低氧损，那么就要提高分离效率和降低污氮气中的含氧量。

(二)影响氧提取率因素的分析

1.工况调整

要降低氧损，在污氮气抽量和装置分离效率一定的前提下，就要降低污氮气中的氧，那么就要将气相中的氧作为重组分更充分地冷凝下来，那么就要增加上塔的下流液及其过冷度。

(1)在V3阀正常工况下开度一定，要增加上塔精馏段的回流比，就要相应的开大污液氮进上塔V2阀，但不能开的过大，以免影响上塔氮气。

(2)要增加上塔下流液的过冷度，所以设置了过冷器，顾名思义增加液体的过冷度。同时，冷箱里的液体控制阀为角阀，其具有节流作用，节流降压后，局部有汽化，要吸热，降低液体温度，也增加过冷度。

2.精馏塔安装

在污氮气中氧损一定的前提下，想要提高氧提取率，就要提高装置的分离效率，那么就要考虑主塔的垂直度和塔体内的结构

(1)安装主塔时只有保证塔体垂直，才能保证各块塔板有良好的水平度。如果塔体歪斜，塔板就不能保持水平，则塔内填料上的液层薄厚不均。液层厚的地方，阻力大，通过的气体减少；液层薄的地方阻力就小，气体通过就增多。这样一来，轻则造成鼓泡不均匀，也就是说有的地方鼓泡，有点地方不鼓泡。在气体大量通过的地方气体流速快，气体接触时间少，不鼓泡的地方没有热质交换。由于气、液接触面积和时间都减少，即传热传质减少，则精馏分离率下降。

(2)筛板塔虽然结构简单，适应性强，在空分设备中广泛应用。但是，随着气液传热传质技术的发展，规整填料效率高、压降小、持液量小而取代筛板塔。填料塔传热传质交换充分，分离效率高，使产品的提取率提高。

3.精馏原理

由二元溶液的相平衡图可以看出，压力愈高，液相饱和线和干饱和蒸汽线之间的距离越窄，即液相与气相的浓度差越小，两组分分离愈不容易。因为压力低时，液体中某一组分的含量与其上方处于相平衡的蒸汽之间同一组分的含量差值大，气液相浓度差值越大，则氧、氮越易分离，间接可以提高氧提取率。