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空气分离项目设备选型、工艺装置布置及管道设计
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摘要：近几年，随着国家对资源再生利用方面关注度的提高，学界以及社会方面对能源再生问题展开了更为广泛且深入的研究探索，再加上政策层面再资源再生利用方面的技术支撑和政策引导，促使空分市场表现出了较好的发展态势，空分设备种类不断更新，研发技术持续提高，工业气体的发展空间相比较之前有了广泛的扩大。借助空分设备能够实现对原料空气的高效利用，有助于工业气体的大规模生产和制造。按照分布在大气环境中气体物理特性的差异，能够结合深度、冷冻、吸附等系列方法完成空气内氧气、氮气等诸多成分的分离，进而确保相关气体以及氦气、氩气等稀有气体能够从空气中脱离出来。
本文主要阐述了在项目中，本人负责的空气分离项目（深度冷冻法）的设备选型、工艺装置布置及管道设计。
关键词：空分装置；冷冻低温法；设备选型；工艺装置布置；管道平面布置；管道设计
1.引言
管道设计涵盖了多个学科方面的专业知识。在展开管道设计工作时，首先需要结合工艺环节完成设备的选型和参数的确定之后，基于结构方面完成线路的连接，并合理进行仪表电气等系列层面的专业设计。结合装置特点、地理位置、气候条件、设备和管道特性及维护设施，并用管道及组成件将装置中各设备安全、经济、合理、美观地连接成为一个系统的整体。作为设计人员，在起手设计的前提下，应当对自己所设计的装置有相对应的工艺理解，了解其特性，这样才能在工艺装置布置的时候，能够考虑到每个设备装置的安放位置及其注意点，装置布置设计，不是说把所有设备放进在一块用地上就算完成了，还需要严格遵守相关的设计规范。
对于一个空分化工装置而言，不仅仅要有生产区域，还需要配置对应的机房办公区域等等。在这期间涉及到诸多建筑空间的合理配置，而结合设计需要完成厂房平面的科学布置，保证管道路径的合理规划，对于后续工作的稳定高效展开具有重要意义。所以在设计期间首先需要从整体层面出发对功能分区进行合理划分，之后根据相关的规范要求，从安全，经济高效等方面完成系列工艺流程的合理展开，以实现在生产稳定操作的同时，保证厂房之中诸多建筑能够合理的布局。并需要考虑到周围其他区域的协调性，考虑到未来增产的可能性等等。
管道设计本质上体现为设计主导专业，能够为前期设计规划以及后续实践落实提供连接作用。在展开管道设计期间，需要结合实际情况进行灵活的调整和科学的规划。
充分利用目前能够再生的空气资源，展开深冷液化处理，进而形成能够用于电子制造，化工领域等相关行业的纯净液态及气态产物。从这一方面来看，目前项目已经具有较为完备的生产工艺体系，且运用到较先进的设备，在未来发展中具有较好的发展态势。本论文主要通过900Nm3/h空分项目从项目初期开始到项目详细设计为止，管道设计专业所要涉及到的设计相关内容。
2.确认适合客户的供给形式
为了帮助客户实现使用长期、经济、安定的氧气、氢气的目的，在客户二期新建项目时，根据客户的需求提出适合客户的方案。空气分离有三种技术方式：吸附法、膜分离法、深度冷冻法。三个方法表现出的优劣是各有差异，为了确保产品纯度的较高获取，最终采用深度冷冻法的空分装置AirSeparationUnit（以为简称为ASU）。该设备对目前普遍应用的空气分离技术进行了应用，实际应用期间，对于方案的制定需要从下列几个层面予以考量。
2.1成本：
-原料购入“0”成本（直接使用空气作为原材料），
-虽然前期投入较大，但是可以在几年内对于投入资金进行回收，后期满足自身生产的需求量的同时，还可以通过二次贩卖附属产品，而造成盈利。
2.2稳定供给
-高纯度氧气和氢气产生（氧气99.5%以上，氢气99.99%以上）
-连续运转时间为8400h/年以上（此数值是参考在保证定期检查及维护的设备连续工作时间）
-因为各种状况的发生，需要停止ASU时，可以使用液态储罐（以下略称CE）通过汽化器将液体气化后，与管道实现客户生产线相关气体和能源资源的供应。
采用这两种方式将所生产的气体送入客户的工艺管线中，直接投入生产。低温液体进入储罐中进行保存，当客户生产产量提高时或ASU停止时，可以通过CE汽化后，成为补充气体提供给客户用于生产。
制订的方案的供给形式示意图如下为:
气体
客户生产线
空气分离装置
液体
不足的部分
自动供给
低温液态物料储罐
（图2-1）适合客户的供给方案
3.工艺原理
在本文所论述的空气分离项目中，其对于项目目标的实现主要是基于低温精馏法。通过该方法的处理能够实现对空气的冷凝处理，之后是将冷凝之后的液态空气结合内部包含的组份蒸发特性的不同，进行温度的灵活设置，从而完成空气的有效分离。双级精馏塔在上塔顶部和底部分别进行纯净氮气和氧气的生成；另外也能够在蒸发以
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