空分设备
空分设备就是以空气为原料,通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态,再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、及氩气等惰性气体的设备。
中文名 空分设备 功 能 用空气分离生产出、氩气 原 料 空气 使用条件 必须在常温区对空气进行预处理
目录
1 种类
2 生产能力
▪ 基本系统
▪ 控制系统
3 净化原理
种类
空分设备
目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置,也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而言,主要有四种,即高压、中压、高低压和全低压流程。
生产能力
我国空分设备的生产规模已经从早期只能生产20m3/h(氧)的制氧机。发展到现在具有生产20000 m3/h、30000 m3/h、50000 m3/h和60000m3/h的大型空分设备的能力,以及已经完成科研阶段,即将进行制造80000m3/h特大型空分设备的能力。
基本系统
空分设备是一个大型的复杂系统,主要由以下子系统组成:动力系统、净化系统、制冷系统、热交换系统、精馏系统、产品输送系统、液体储存系统和控制系统等。
动力系统
主要是指原料空气压缩机。空分设备将空气经低温分离得到氧、氮等产品,从本质上说是通过能量转换来完成。而装置的能量主要是由原料空气压缩机输入的。相应地,空气分离所需要的总能耗中绝大部分是原料空气压缩机的能耗。
净化系统
由空气预冷系统(空冷系统)和分子筛纯化系统(纯化系统)组成。经压缩后的原料空气温度较高,空气预冷系统通过接触式换热降低空气的温度,同时可以洗涤其中的酸性物质等有害杂质。分子筛纯化系统则进一步除去空气中的水分、、、、和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质。
制冷系统:空分设备是通过膨胀制冷的,整个空分设备的制冷严格遵循经典的制冷循环。不过通常提到的空分制冷设备,主要是指:膨胀机。
热交换系统
空分设备的热平衡是通过制冷系统和热交换系统来完成的。随着技术的发展,现在的换热器主要使用铝制板翅式换热器。
精馏系统
空分设备的核心,实现低温分离的重要设备。通常采取高、低压两级精馏方式。只要由低压塔、中压塔和冷凝蒸发器组成。
产品输送系统
空分设备生产的氧气和需要一定的压力才能满足后续系统的使用。只要由各种不同规格的氧气压缩机和压缩机组成。
液体储存系统
空分设备能生产一定的液氧和等产品,进入液体储存系统,以备需要时使用。只要是由各种不同规格的储槽、低温液体泵和汽化器组成。
控制系统
大型空分设备都采用计算机集散控制系统,可以实现自动控制。
空分设备从工艺流程来说可以分为5个基本系统:
杂质的净化系统
主要是通过空气过滤器和分子筛吸收器等装置,净化空气中混有的机械杂质、水分、、等。
空气冷却和液化系统
主要由空气压缩机、热交换器、膨胀机和空气节流阀等组成,起到使空气深度冷冻的作用。
空气精馏系统
主要部件为精馏塔(上塔、下塔)、冷凝蒸发器、过冷器、液空和节流阀。起到将空气中各种组分分离的作用。
加温吹除系统
用加温吹除的方法使净化系统再生。
仪表控制系统
通过各种仪表对整个工艺进行控制。
净化原理
在应用低温精馏原理制氧的设备中,为了保证空气在低温区精馏分离的正常进行,必须在常温区对空气进行过滤、预冷和净化等预处理。
空气中含有大量尘埃,空气透平压缩机(简称空压机)在长时间的高速运行中,粉尘会造成机器内部的叶轮,叶片等零部件的磨损、腐蚀和结垢,缩短机器使用寿命,因此必须设置原料空气过滤器,以清除空气中的尘埃。
经空气透平压缩机压缩后的空气温度升高至80度以上,导致后续吸附和换热不能正常进行,通过设置空气预冷系统可以有效的降低进入空分设备的空气温度。
原料空气中除了有大量的尘埃外,还有水分,,和等碳化合物,现代空分设备大多数采用分子筛纯化系统来清除这些杂质,以提高进入冷箱空气的洁净度,防止水分和浓缩而威胁空分设备的正常运行。因此,气体过滤、预冷和净化设备是空分设备内不可缺少的一个组成部分。
除尘机理
除尘机理共有以下5种:
1 惯性撞击:较小的颗粒能够通过过滤芯的微孔,但通过过滤介质的路径曲折,颗粒具有足够的质量和动量与滤芯纤维碰撞并被阻挡和捕获。
2 布朗扩散:非常小的颗粒质量极小,在随气流做布朗运动扩散时,与滤芯纤维碰撞,从而被滤除。
3 直接拦挡:对尘埃粒子大于1微米的颗粒,通过过滤介质材料的微孔时,由于颗粒直径大于微孔直径,而被直接阻挡、拦截,达到去除杂质的目的。
4 重力沉降:尘埃颗粒在不断的集合,直到其质量变得足够大,在重力的作用下,越落到过滤器底部,或者被排灰阀排出。
5 静电沉降:静电使粉尘改变运动轨迹并撞向障碍物,静电力参与粘住的工作。
在某一压力P1下,与液、汽饱和线的交点分别为点1(X1)和点2(y2),又因为PN20>PO20根据康诺瓦罗夫定律,氮组分在气相中的浓度要大于在液相中的空分设备行业深度报告挥别低谷时期,迈入新一轮采购高峰
行业策略:随着下游炼化、煤化工及钢铁产能升级,空分设备正向大型、特大型方向发展,相关设备投资正逐步转化为采购订单。根据测算,三大产业升级预计带动总计约391.25-409.35亿元、每年约111.82-181.38亿元的空分设备需求。我们判断,此轮设备投资周期有望在2020年内维持高位。此外,以杭氧为首的设备厂商向外包供气市场迈进,在获取稳定现金流的同时,近期工业气体零售价格上涨将为厂商带来更大的利润弹性。 推荐组合:经过60余年的发展,我国大型、特大型空分设备成套技术、压缩机、膨胀机与高端密封件等核心部机/件已实现国产化突破,并集中于几家大型设备厂家。我们建议优先布局成套设备、核心部机/件龙头公司:杭氧股份(空分设备、膨胀机等,002430.SZ)、陕鼓动力(大型压缩机,601369.SH)。 行业观点 特大型空分设备国产化进程加速,成套技术与核心部机实现突破:空分设备能够分离生产出多种工业气体,因而广泛应用于化工、冶金及医疗等多个重要领域。近年来,伴随着下游煤化工、炼化与钢铁产业产能升级,空分设备正朝产量大型化、气体压力及纯度更高等方向发展。国内设备厂商经过60余年的设计与制造,在大型、特大型空分设备的研制上已取得突破。杭氧、四川空分与开封空分已实现成套技术国产化,陕鼓、沈鼓、杭氧及日机密封完成大型压缩机组、膨胀机与高端密封件等关键部机/件的国产化配套。我们认为,在设备核心技术的突破下,国内厂商将取得更高的市场份额。 多个主要下游领域景气向上,设备供应商迎来新一轮采购高峰:进入"十三五"时期,我国打出供给侧改革组合拳,倒逼传统产业产能升级、迈向有序发展。2016年以来,国家聚焦炼化产业规模化与一体化布局、重启以现代新型煤化工为主的项目工作、淘汰钢铁落后产能与加快推动产能置换,设备厂商迎来先进设备采购高峰。目前,国内在建和待建的炼化一体化升级项目规划总投资额达12000亿元,国家明确规划及已通过环评批复的煤化工项目预计总投资额超6700亿元,75家钢铁厂拟新建先进钢铁产能总计2.12亿吨。根据测算,上述产能升级将拉动总计超390亿元的空分设备需求。我们判断,国内设备及核心部机/件厂商将大幅受益此轮产能升级,同时伴随着需求的不断释放,各设备商有望迎来收入、毛利率双双提升。 积极从制造向制造服务转型,拥抱工业气体"现金牛"业务:2003年以来,以杭氧为首的空分设备及核心部机制造商积极探索气体外包业务,向"制造+服务"转型。不同于设备销售的周期性,气体业务能够为企业带来稳定的经营性现金流,并在甩掉折旧包袱后,盈利能力将得到显著提升,属于典型的"现金牛"业务。同时,近期零售气体价格的上涨将为企业获取更大的利润弹性。此外,我国工业气体行业整合初露端倪,宝钢气体挂牌出售51%股权,杭氧于7月14日公告参与此次竞买。 风险提示 钢价下跌、油价大幅波动的风险;工程融资风险;煤化工项目批复与开工不及预期;钢铁产能置换提前结束。浓度y2>x1。
工业制氧设备、工业制氧机是一套从空气中同时提取氧气、的空分设备,是一种带有透平膨胀机的新型的工艺流程,经过纯化的进塔空气在主热交换器中与返流气体换热,被逐渐冷却为饱和空气,并有少量液化,然后进入下塔进行精馏。精馏就是利用氧、氮沸点不同在分馏塔内进行多次部分蒸发和部分冷凝获得纯氧、纯氮的过程。下分馏塔的作用是制取液空和。主冷凝蒸发器的作用是使低压下不同压力的液氧蒸发和气氮冷凝,上分馏塔的作用是获得产品氧气和。
※系统特点:
* 该流程是新开发设计,我公司能够成熟的运用该技术。
* 操作简单,维护方便,启动时间短,单位能耗低。
* 氧气纯度高并且非常稳定,达到并超过GB8982-1998《医用氧气》的技术指标。
* 成套设备采用风冷冷却方式,不需要用冷却水,适应能力强,节约使用成本。
* 安全性好 --外压缩流程采用氧气在常温下以气体形式压缩,内压缩流程采用液氧在低温下以液体形式压缩,内压缩流程的安全性能更高,主冷抽取大量液氧, 保证碳化合物不积聚; 液氧蒸发压力高,降低烃积累的可能性;火灾隐患减小。
可靠性高 --液氧泵性能优良,维护简便。
※技术规格:
工业制氧设备、工业制氧机主要参数
产量:100-1000m³/hr;
纯度:99.6-99.8%;
高压力: 22Mpa.
应用范围广 制氮机解决根本问题
大家都知道,我们呼吸的空气中就含有,通常状况下是一种无色无味的气体,且一般比空气密度小,占大气总量的78.12%,是空气的主要成份。
的化学性质不活泼,常温下很难跟其他物质发生反应,但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化,所以经常被用来制取对人类有用的新物质。的应用范围非常广,我们生活中经常能看到产品的身影,比如我们经常吃的膨化食品里面,就充满了,不仅抑制了食品中微生物的增长,更充当了防震的工作,而的化学性质不活泼又易廉价制取。
那是怎么制作出来的呢?制氮机,但其就是用制氮机制作出来的,制氮机用空气作为原料,利用物理方法将其中的氧和氮分离,从而获得。根据分类方法的不同,即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。
制氮机能适用于很多的行业,比如石油天然气行业,在石油及天然气开采、中的保护采油,具有安全性高、适应强、连续性生产待特点,除此之外,化工行业、冶金行业、煤矿行业、橡胶轮胎行业、制药行业、电子行业等领域。所以工业行业几乎都能用上制氮机。
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