3 空分装置 3.1 工艺设计基础 3.1.1装置生产能力
空分装置制氧能力：30000Nm 3/h 3.1.2 装置组成
空分装置由如下4工序组成：
（1） 空气压缩工序； （2） 空气净化工序； （3） 空气分离工序； （4） 液氧液氮液氩贮存工序。 空分装置、工序、主项编码如下表。
3.1.3 原料、产品和催化剂等规格 （1） 原料
本装置原料为空气。
原料空气质量规格（杂质含量）如下表：
（2） 产品规格
（3） 化学品规格
3.1.4 原料、催化剂和化学品消耗量
3.1.5 公用工程物料规格及消耗
3.2 工艺说明
3.2.1 生产方法及工艺特点
空分装置以空气为原料，通过离心式空气压缩、分子筛空气净化、两级空气精馏的方法将空气分离为氧气和氮气，供煤气化装置、备煤装置及公用工程系统使用。空分装置副产的仪表空气供全厂装置正常生产时使用，副产的液氧液氮液氩外售。
空分装置采用“离心式空气压缩＋分子筛空气净化＋两级空气精馏＋液氧泵内压缩”工艺技术，此技术是成熟的工艺技术，有以下主要特点:
● 用高效的两级精馏制取高纯度的氧气和氮气；
● 用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节
省能耗，提高制冷量；
● 热交换器采用高效的铝板翅式换热器，使结构紧凑，传热效率高； ● 采用分子筛净化空气，具有流程简单、操作简便、运行稳定、安全
可靠等优点，大大延长装置的连续运转周期；
● 采用液氧泵内增压流程，使空分装置操作运行更加安全; 采用DCS 控制，使空分装置始终在最佳经济点运行。
3.2.2 工艺流程简述
从大气吸入的空气经空气过滤器（S01101）滤去灰尘杂质后，入空气压缩机（K01101）加压至0.5MPa （G ），然后进入空气冷却塔（C01201）。
空气在空冷塔下段，与循环冷却水逆流接触而降温。然后通过上段与经冷水机组冷却的冷冻水逆流接触，降温后入分子筛吸附器（C02103A/B），清除空气中的水份、二氧化碳和碳氢化合物。
已净化的空气一部分作为仪表空气供全厂用户使用，剩余部分进入冷箱（Z01301）进行深冷分离。出冷箱的产品氧气供煤气化装置使用。
出冷箱的氮气经氮气压缩机（K01102）压缩至0.5MPa （G ），送全厂低压氮气用户。
出冷箱的氮气经氮气鼓风机（K01103）压缩至0.03MPa （G ），送煤气化装置用于开车。
从冷箱抽出部分液氧液氮液氩，送入液氧贮罐（T01402）、液氮贮罐（T01401）、液氩贮罐（T01403）储存待售。
3.3 节能措施及效益
（1） 空压机及空气增压机为离心式压缩机，采用同一台蒸汽透平驱动，节省投资
并提高能量转换效率。
（2） 空冷系统通过水冷塔来充分利用污氮气的不饱和吸湿性，降低冷却水温度，
从而可以降低冷水机组的制冷量，节省运行费用。
（3） 分子筛吸附器采用双层床结构（活性氧化铝+分子筛）底层活性氧化铝床层可
有效地保护分子筛，延长分子筛使用寿命，同时采用双层床也使吸附器再生阻力下降，再生温度降低，节约再生能耗。
（4） 采用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节省能耗，
提高制冷量。
（5） 精馏塔采用规整填料，降低阻力降，减少了空压机的出口压力，降低了能耗。
3.4 装置定员
空分装置操作制度为：年连续运转时间8000小时，每天操作24小时. 采取五班三运转制。
定员表
3.5 装置危险性物料及特性 （1）火灾及爆炸性危害
本工程所用原料为空气，产品为氧气、氮气、液氮和液氧，原料和产品氧气、氮气均不燃不爆，但氧气对可燃材料和通常认为相对不燃材料具有快速的助燃作用。另外，氧气、氮气和原料空气在压力状态下若操作和管理不当存在超压爆炸危险；液氧和液氮在非正常情况下易产生液体气化而引起超压爆炸。 （2）有毒有害性危害
原料和产品均无毒。
若氮气泄漏，会降低泄漏区域大气中氧含量，使人呼吸困难，如果人体吸入纯氮，很可能突然窒息，甚至死亡。
氮分子量为28.0，沸点-196℃，在正常空气中含量约为78.93%，是无色、无味既不燃烧，也不助燃的惰性气体。吸入高浓度氮气即产生缺氧状态，人体对于缺氧有相当的代谢能力，但缺氧严重，延髓活动受到明显抑制，心血管和呼吸中枢反应迟钝，呼吸和循环系统失调，先发生呼吸停止，随之心脏停止跳动。 （3） 低温危害
液化的氧气、氮气均为低温液体，如果皮肤直接接触，就可能被冻伤。若皮肤与很冷的固体表面接触，两者会很快粘结在一起，强行撕开可能造成皮肤的伤害。
3.6 生产安全与卫生
3.6.1 生产过程中职业危险、危害因素分析 （1） 火灾及爆炸性危害
本装置所用原料为空气，产品为氧气、氮气和液氧、液氮、液氩。原料和产品氧气、氮气均不燃、不爆，但氧气对可燃材料和通常认为相对不燃材料具有快速的助燃作用。另外，氧气、氮气和原料空气在压力状态下若操作管理不当存在超压爆炸危险；液氧和液氮在非正常情况下易产生液体气化而引起超压爆炸。
（2） 有毒有害性危害
原料和产品均无毒。
若氮气泄漏，会降低泄漏区域大气中氧含量，使人呼吸困难，如果人体吸入纯氮，有可能突然窒息甚至死亡。氮分子量为28.0，沸点-196℃，在正常空气中含量占78.93%，是无色、无味、不燃也不助燃的惰性气体。吸入高浓度氮气即产生缺氧状态，人体对于缺氧有相当的代偿能力，但缺氧严重，延髓活动受到明显抑制，心血管和呼吸中枢反应迟钝，呼吸和循环系统失调，先发生呼吸停止，随之心脏停止跳动。 （3） 低温危害
液化的氧气、氮气、氩气均为低温液体，如果皮肤直接接触，就可能被冻伤。若皮肤与很冷的固体表面接触，两者会很快粘结在一起，强行撕开可能把皮肤撕下来。 （4） 噪声危害
本装置主要噪声源为：离心压缩机、电机、液氧泵、增压膨胀机、气体放空等，噪声值在85～120Db （A ）之间。
噪声对人体的危害，除听力减退外，尚有耳鸣或耳痛的症状或兼有明显的神经衰弱综合症（头痛、头晕、多梦、乏力、失眠、记忆力减退、心悸等），严重时能引起中枢神经系统功能状态的改变 （5） 主要污染源和污染物见3.6三废排放量及处理措施
3.6.2 设计中采用的安全卫生防范措施
本装置将在设计中认真贯彻“安全第一, 预防为主” 的方针, 确保建设项目(工程) 符合国家规定的劳动安全卫生标准, 保障劳动者在生产过程中的安全和健康. 各专业在工程设计中严格按规定、规范采取各种预防及保护措施。 （1） 总图布置及道路设计满足运输和消防要求。
（2） 仪表系统采用分散型控制系统（DCS ）、机旁盘装仪表和就地仪表控制相结合
的原则。
（3） 对于压力容器和压力管道，在设计中设置有安全泄压阀，用于保护设备，避
免操作过程中出现超压现象。
（4） 各主要设备和管道采用静电接地，防止静电累积引起火灾。 （5） 对装置区、罐区采取防雷电措施。 （6） 设置全厂水消防措施。
（7） 严格监测空分装置主冷凝液氧中乙炔及烃类物质的聚积，并及时排出处理。 （8） 在封闭的厂房加强通风，以便氧气、氮气泄露时能迅速稀释与扩散。 （9） 液化氮气储罐采用双层结构，内层为低温液体，外层与内层之间珠光砂夹层
充密封氮气进行保冷；所有输送低温液体的管道，均保冷处理，这样既满足生产需要，同时防止冻伤人体。
（10）对噪声设备采取隔声、吸声等措施，对气体放空采取消声措施等，以减少噪
声危险。
（11）配备必要的劳保用品如防护衣、防护手套、防护鞋、防护眼镜及耳塞、耳罩
等。
3.7 三废排放量及处理措施 （1） 废气
本装置废气为空气分离后的工艺尾气，氮水塔、空气纯化器排放的污氮等，其废气排放情况见下表所示。
废气排放表
（2） 废水
空分装置生产过程中不产生废水，车间地面冲洗水排水经收集后排入污水处理厂进行处理，生活污水也排入污水处理厂处理。 （3） 废渣
空分纯化系统使用的吸附材料氧化铝和分子筛，按每6年更换1次考虑，每次排放氧化铝～38.6吨，分子筛～56吨。由于氧化铝和分子筛无毒，一般采用填埋处理。 （4）噪声
本装置主要噪声源及声级值见下表：
3.8 界区数据表
见界区数据表（03010-01000-CP10）
3.9 设备一览表
见设备一览表（03010-01000-CP21）
3.10 管道命名表
见管道命名表（03010-01000-CP26）
3.11 物料和热量平衡数据表
见物料平衡表（03010-01000-CP16）