1.2 內壓縮流程工藝
下圖為內壓縮流程的空分裝置流程示意圖：
空氣從空氣吸入塔進入，經過過濾、空氣壓縮機加壓，進入空氣預冷塔，用冷卻水進行預冷，經冷卻後的空氣送入分子篩純化系統（ms系統），空氣經過分子篩吸附器淨化後，除去空氣中的水分、co2和碳氫化合物。經淨化的空氣去增壓機，增壓機出來的加壓空氣分成兩部分，一部分經膨脹機系統、主換熱器後進入空分塔，一部分在與產品氧、氮換熱後，進入分餾塔下塔。在分餾塔系統中，經前面工段加壓、淨化、預冷的空氣將實現分離，最終得到氧氣和氮氣。
液氧經液氧幫浦後進主換熱器換熱後可直接送氧使用者。氮氣在壓縮機系統壓縮後，供其它工段使用。
1.3 流程比較
對比兩者可以發現，氧內壓縮流程相對外壓縮流程增加了1臺增壓機、2臺液氧幫浦，減少了1臺氧氣透平壓縮機。相比較而言，內壓縮流程取消了氧壓機，因而無高溫氣氧，火險隱患小，安全性好；高壓液氧幫浦操作方便，維修工作量極少。但是，內壓縮流程使得冷箱壓力公升高，這對冷箱裝置提出了更高的要求；內壓縮流程的單位產品能耗要比常規外壓縮流程約高3％~7％(按相同產品工況比較)。
2 需求分析
空分裝置的工藝流程比較複雜，各工段的生產裝置如空壓機、膨脹機、精餾塔等控制點較多，且多變數彼此關聯、相互制約，給過程控制提出了較高的要求。隨著計算機過程控制的迅速發展，大多新設計的空分裝置均採用了dcs控制系統，dcs控制系統較好的實現了空壓機的連鎖保護和防喘振控制、分子篩系統的時序控制以及其它常規控制等。dcs系統的實施應用在一定程度上平穩了裝置的執行，提高了裝置的控制水平。
由於空分裝置存在流程複雜，各單元部機間聯絡密切，整個過程的物料流和能量流相互影響，且精餾系統的冷凝器連線上下塔，使上下塔之間不僅在物料上相互聯接，在能量平衡上又聯成一體，相互制約。同時，因空分裝置對各組分的純度又有一定的要求，故整個系統的控制較為複雜，簡單的單迴路控制不能使裝置執行在最佳狀態。為應對目前激烈的市場競爭，各空分裝置製造廠家及使用廠家積極尋求更先進的控制系統，使各種自動化裝置更具智慧型化，進一步發掘裝置潛力，實現最優操作，達到節能降耗，提高產量的目的。
另外，由於空分裝置主要為其它工業過程提供氧氣、氮氣等產品，因此其生產負荷受到後續工業過程對氧氣、氮氣需求量變化的影響。當空分裝置負荷需求大幅度變動時，空分裝置生產過程中不可能將生產能力立即提高或降低，實際生產中經常出現氧氣放散或供不應求的現象，前者造成了大量的能耗與經濟損失，後者則影響了後續工業過程的生產。因此迫切需要根據空分裝置的實際生產特點開發一套自動變負荷生產控制技術，即根據使用者用氧量的變化自動調節生產執行工況，執行引數在自動控制過程中向最佳點逼近，以降低氧氣放散量和減少電耗（汽耗），實現優化操作，從而進一步平穩生產，保證產品質量，降低勞動強度。
綜上，在空分裝置上應用先進控制和自動變負荷技術是進一步提高空分裝置自動化水平，實現節能降耗的研究開發方向，也是當前空分行業的迫切需求。
3 先進控制方案
應用多變數模型**控制及智慧型控制技術，並結合空分裝置的生產特點，設計以產品產量為目標的自動變負荷控制及裝置優化控制系統，建立空分塔、粗氬塔與精氬塔的動態數學模型，優化精餾塔操作，實現裝置液化能力的動態調節，穩定關鍵純度控制指標，達到平穩生產，節能降耗的目的。同時，為各關鍵裝置的控制手段及控制目標設定約束，並根據控制目標的重要程度定義約束條件的優先順序，使盡可能多的約束條件得到滿足，確保生產裝置的安全執行和平穩控制。
3.1 定義變數
3.2 控制策略
（1）自動變負荷控制
根據空分裝置的生產特點，建立空分裝置自動變負荷控制系統，以滿足後續工業過程對產品氧氣或氮氣的需求（以氧氣需求為例）。空分裝置自動變負荷系統的控制思路如下：
人工設定氧氣管網的壓力目標值或氧氣流量目標值，自動變負荷系統將判斷目標值與實際值是否存在偏差，無偏差則維持原執行狀態，若存在偏差則自動變負荷系統將根據偏差的大小按一定調整週期（5s）和一定調整幅度（每次調節幅度不超過上次氧產量的5%）進行裝置公升降負荷的調整。同時計算出完成此次變負荷所需要的時間，再由氧產量和完成變負荷的時間構成乙個一次函式即斜坡方程，自動變負荷系統將按照計算好的斜坡方程完成負荷的調整。自動變負荷系統根據設定的目標值大小不斷調整空分塔氧氣採出量，為盡量減小對空分塔上下塔的物料平衡、能量平衡以及關鍵純度指標的影響，需要在裝置約束條件範圍內按相應調節速率調整進冷箱空氣流量、膨脹機噴嘴開度、空壓機導葉開度等操作手段，並結合空分塔上下塔和氬精餾部分的粗氬塔、精氬塔的多變數**控制器，實現整個空分裝置生產負荷調整的平穩過渡。
此自動變負荷控制系統可實現在氧氣設計產量70~100%範圍內的負荷調整。
（2）精餾過程多變數模型**控制
根據空分塔上下塔和氬精餾部分的粗氬塔、精氬塔的工藝特點，對空分塔和氬精餾部分的粗氬塔、精氬塔、膨脹機等裝置的控制迴路進行階躍測試、資料分析及建模，建立以空分裝置生產負荷為目標的多變數模型**控制器，綜合空分塔、粗氬塔、精氬塔各關鍵工藝指標的變化情況，協調控制各操縱變數，穩定空氣精餾過程的控制。
①建立產品氧純度、上塔中部氧純度與進冷箱空氣流量、產品氧氣流量、產品液氮流量、粗氬流量的模型**控制器；
②建立下塔液氮純度與進上塔液氮流量（液氮與膨脹空氣之比）、下塔液氮回流量的模型**控制器；
③建立進上塔空氣溫度、膨脹機出口喘振餘量與膨脹機導葉開度模型**控制器；
④建立空壓機出口壓力、空壓機喘振餘量與空壓機導葉開度模型**控制器；
⑤建立下塔液空液位與下塔液空到上塔閥開度、進下塔空氣流量模型**控制器；
⑥建立產品氬中氧純度與產品氬流量、精氬塔進料流量的模型**控制器；
⑦建立粗氬塔ⅱ底部液氬液位與粗氬塔ⅱ頂部氬回流量、粗氬流量模型**控制器。
3.3 控制運用
以上各模型**控制器相互協調，以裝置產量設定目標為中心，合理控制相關操縱變數，穩定控制空分塔上下塔、粗氬塔、精氬塔的產品純度指標及工藝指標。為提高系統的安全效能，需要對模型**控制器中涉及到的被控變數、操縱變數設定優先順序，按重要性和優先控制級別從高到低排列為：裝置限制（喘振、電機電流/功率限制、壓力等）、閥位限制（空壓機導葉、氣氧放空閥開度等）、產品純度限制（產品氧純度、產品液氮純度、產品氬中氧純度等）、產品流量（冷箱空氣量、氧氣產量、液氬產量、液氧液氮流量）。
自動變負荷控制與多變數模型**控制兩者相互協調，互為補充，當空分裝置負荷調整後，將打破精餾過程、壓縮過程、純化系統等各裝置的物料平衡和能量平衡，因此需要多變數模型**控制器準確判斷並及時對相應物料流量、裝置的執行負荷等進行合理調整，實現產品純度指標及關鍵工藝指標的有效控制，使生產裝置達到新的平衡。
4 注意事項
為實現自動變負荷控制和多變數**控制，並使之發揮出更好的控制效果，在裝置設計和儀表上需要採用以下幾項措施來保證優化控制系統的執行。
（1）空壓機的效能在低負荷執行時能避免進入防喘振區，並且入口導葉具有良好的控制快速性和平穩性。
（2）膨脹機的設計要符合負荷變化的要求，保證膨脹空氣量要求變化時，膨脹機在一定的轉速範圍內安全、可靠地執行。
（3）填料塔比篩板塔的液體滯留量少，操作氣液比和彈性較大，變負荷迅速，因此其操作負荷可以在較大的範圍內變動。填料塔設計負荷範圍可達40%——110%。
（4）精餾塔在全負荷範圍內能保證高的穩定性。
（5）閥門的尺寸和效能適合流量動態變化的要求，控制閥應有較大的可控化，並且在整個負荷變化範圍內能控制及時和精確。
（6）儀表的選型和調節控制系統的設計使測量滯後減到最小程度，保證連續檢測的精確性。對現場儀表的精確度及快速性要求比較高。
（7）需要在dcs系統上編寫常規控制與先進控制的切換邏輯模組和保護程式，以提高先進控制系統的安全性。
5 實施效果
在空分裝置上實施自動變負荷控制及多變數**控制是對常規控制的優化，能夠進一步提高生產操作控制和管理水平，優化裝置的執行，減少干擾，降低能耗。裝置執行負荷的自動調整將快於手動控制，進一步提高操作效率，統一操作，減小了裝置產品指標和工藝指標的波動。因而該系統有著顯著的經濟效益和社會效益。
（吳慶聯絡**：0571139********）
空分裝置靜裝置安裝方案
目錄1 工程概況2 2 編制依據3 3 施工程式3 4 施工措施及施工方法4 5 施工進度計畫11 6 施工質量保證措施11 7 施工質量保證措施12 8 施工安全與環境保護技術措施14 9 施工平面圖16 10 勞動力需用量計畫及技能要求15 11 施工機具 計量器具及施工手段用料計畫17 1.1...
二萬空分裝置安裝方案
1 工程概況 1.1建設單位 馬鋼股份責任 1.2監理單位 馬鞍山邁世紀監理公司 1.3設計單位 馬鋼設計研究院有限責任公司 1.4裝置供貨單位 中國空分公司 1.5承建單位 中國化學工程第三建公司 1.6工程內容 馬鋼股份責任 20000m3 h製氧機組工程整個裝置主要包括空氣過濾及壓縮系統 增壓...
013空分裝置機幫浦試車方案A
中煤圖克化肥專案2x40000nm3 h空分裝置 編制 審核 批准 山西省工業裝置安裝公司 圖克專案經理部 二0 一三年一月六日 目錄1 編制依據3 二 工程概況3 三 施工工序及工藝3 四 hse施工措施5 五 質量施工措施5 六 主要施工機具及措施用料5 七 jha分析7 附機幫浦明細8 一 編...