空分的基本知識(shí)

1、空分的基本知識(shí)1.1.什么是空分空分就是空氣分離的簡(jiǎn)稱。1.2空分的原料：空氣空氣的成分：主要成分是O2、N2和Ar ；體積比：O2：N2： Ar=20.95% : 78.09% : 0.932% ；此外還含有微量的氫及氖、氨、氟、氙等稀 有氣體；根據(jù)地區(qū)條件不同，還含有不定量的二氧化碳、水蒸氣及乙炔等 碳?xì)浠衔铩?.3空氣分離的方法：吸附法、膜分離法、低溫精餾法。1吸附法讓空氣通過分子篩吸附塔，利用吸附塔中特殊的分子篩對(duì)空氣中的氧、氮組分選擇性吸附而使空氣分離獲得氧氣。2.膜分離法利用有機(jī)聚合膜的選擇滲透性，從氣體混合物中將氧、氮分離， 獲得富氧氣體。3.低溫精餾法：我們公司采用的是低溫精

2、餾法，因?yàn)榍岸卟荒芡瑫r(shí)產(chǎn)出大量的高 質(zhì)量的氣體。只有低溫精餾法能夠滿足大批量高純度的生產(chǎn)需要。低溫精餾法他是利用多組分構(gòu)成的液體介質(zhì)里，各組分沸點(diǎn)的不 同，進(jìn)行多次部分冷凝和多次部分蒸發(fā)，從而逐步達(dá)到分離的目的。沸點(diǎn)：在一定壓力下，液體溫度達(dá)到沸騰時(shí)的溫度。壓力越高，沸點(diǎn)越高；壓力越低，沸點(diǎn)越低。02沸點(diǎn)：N2沸點(diǎn)：Ar沸點(diǎn)：液空的沸點(diǎn)：液空的冷凝點(diǎn):-183C(90K)-1961 (77K)-186C(87K)-191C(82K)-194C(79K)空分主要分為下面幾個(gè)系統(tǒng);空氣預(yù)冷系統(tǒng)目的；空氣預(yù)冷系統(tǒng)是串接于空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)和分子篩吸附系統(tǒng)之間，旨在降低進(jìn)分子篩純化器的空氣溫度，來減少空

3、氣的含水量，并通過水洗滌除去大部分水溶性有害物質(zhì)，起的冷卻，洗滌，凈 化作用以保證分子篩純化器的安全工作。主要設(shè)備由空冷塔，水冷塔，和四水泵組成；空冷塔的流程；壓縮空氣從空冷塔下部由下至上穿過空冷塔與至上而下的常溫 水，令凍水逆流接觸，進(jìn)行熱質(zhì)交換冷卻空氣?？绽渌?；對(duì)于空冷塔，當(dāng)進(jìn)塔的熱空氣為不飽和狀態(tài)，進(jìn)塔 水溫低于進(jìn)塔空氣的露點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過塔內(nèi)的氣液逆流接觸，空氣為減濕 降溫過程，傳熱方向都是由空氣傳給水；而水的出塔溫度將可能高于 進(jìn)塔空氣露點(diǎn)時(shí)，塔底的傳質(zhì)是由水傳給空氣，而塔頂?shù)膫髻|(zhì)是由空 氣傳給水，故在全塔內(nèi)傳質(zhì)方向是不同的。在改變傳質(zhì)方向的塔截面 處，水溫將等于空氣露點(diǎn)。；水令塔的流

4、程；污氮?dú)鈴乃虏窟M(jìn)與從頂部下流的常溫水充分接觸進(jìn)行熱質(zhì)交 換，降低水溫，水令塔的原理由于污氮?dú)鈱?duì)應(yīng)當(dāng)?shù)販囟仁遣伙柡偷?，所有有一部分蒸發(fā)成水蒸 氣進(jìn)入污氮中，水蒸發(fā)時(shí)吸收了大量潛熱，使得水得到冷卻，潛能汽 化作用凈化系統(tǒng)，1空氣過濾目的。空氣中含有灰塵等機(jī)械雜質(zhì)，其含量在0.0050.01克/米3之 間變動(dòng)。如果空氣壓縮機(jī)直接吸入空氣，機(jī)械雜質(zhì)就會(huì)損壞空氣壓縮 機(jī)葉片、氣缸，也能造成設(shè)備、閥門、管線的阻塞，因此在空壓機(jī)的 入口管道上設(shè)置空氣過濾器、清除機(jī)械雜質(zhì)1）構(gòu)成：自潔式過濾器由高效過濾筒、文氏管、自潔專用噴頭、 反吹系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、凈氣室和出風(fēng)口、框架等組成。2）過濾過程：在壓縮機(jī)吸氣負(fù)

5、壓作用下，吸入周圍的環(huán)境空氣。 當(dāng)空氣穿過高效過濾筒時(shí)，粉塵由于重力、靜電和接觸等阻留在濾筒 外表面，凈化空氣進(jìn)入凈氣室，然后經(jīng)出風(fēng)管出。3）自潔過程：當(dāng)電腦發(fā)出指令，電磁閥啟動(dòng)并驅(qū)動(dòng)隔膜閥，瞬間 釋放一股壓力為0.4 0.6Mpa的脈沖氣流經(jīng)專用噴頭整流噴出文氏 管卷吸、密封、膨脹從濾筒內(nèi)部均勻地外沖擊，將積聚在濾筒外表面 的粉塵吹落，自潔過程完成。2.空氣純化系統(tǒng)。目的；為實(shí)現(xiàn)深冷法分離空氣，空氣液化前如不除去空氣中的水 分、二氧化碳和乙炔等雜質(zhì)，將會(huì)造成主換熱器通道和精餾塔板堵塞， 影響系統(tǒng)穩(wěn)定和安全運(yùn)行。LMS930原理；空氣純化是利用沸石分子篩的選擇吸附特性，按照變溫變 壓（TSA、

6、PSA ）吸附原理，吸附空氣中水蒸氣，二氧化碳，乙炔等 有害成分。分子篩純化系統(tǒng)由兩只內(nèi)裝吸附劑（13X和AI2O3 ）的兩 只吸附器以及切換閥門管道系統(tǒng)構(gòu)成。來自預(yù)冷系統(tǒng)的含濕飽和空氣 首先自下而上流經(jīng)其中一只吸附器，在加壓條件下空氣中的水分、二 氧化碳、乙炔等被分子篩吸附，由于分子篩的用量一定，因此在一定 時(shí)間內(nèi)，分子篩的吸附容量將達(dá)到飽和，即吸附床層穿透，分子篩無 繼續(xù)吸附能力。此時(shí)，通過手動(dòng)或自動(dòng)切換閥門的開關(guān)”順序，空氣轉(zhuǎn) 而進(jìn)入另一只吸附器繼續(xù)吸附，原先吸附飽和的吸附器，首先向大氣 泄壓至常壓再引入被加熱到150C 180C左右的污氮?dú)庖耘c吸附工 況相反的氣體流向?qū)ξ狡鞔矊蛹訜帷?/p>

7、原先被吸附分子篩吸附劑顆粒 內(nèi)部的吸附質(zhì)由于溫度升高而解吸出來，在熱流氣體的推動(dòng)下被解吸 出來的水蒸氣、二氧化碳、乙炔等被趕出吸附床外。由于此時(shí)吸附劑 床層的溫度很高，不適合下個(gè)循環(huán)周期吸附，因此在完成加熱時(shí)間后， 須引入未經(jīng)加熱的空氣或污氮?dú)怏w對(duì)吸附床層進(jìn)行吹冷，使吸附劑床 層的溫度降低到接近吸附時(shí)的溫度。至此，吸附器的再生工況完成， 準(zhǔn)備下次吸附。兩只吸附器就是如此交替輪流吸附和再生工況，從而 實(shí)現(xiàn)空氣的連續(xù)凈化。分子篩故障會(huì)引起二氧化碳含量超標(biāo)水分含量高主換熱系統(tǒng)系統(tǒng)換熱器主要包括：主換熱器、主冷凝蒸發(fā)器（簡(jiǎn)稱主冷）、過;令器、 主換熱器；位于冷箱中介質(zhì)的出（產(chǎn)品介質(zhì)）入（空氣）口，對(duì)出

8、冷箱的介質(zhì)進(jìn) 行令量回收，回收冷量令卻空氣進(jìn)下塔和令卻增壓空氣進(jìn)膨脹機(jī)。 過;令器;用上塔的污氮?dú)膺^冷從下塔進(jìn)入上塔的液空、液氮（污液氮）, 降低節(jié)流后的汽化率。液空過冷和液氮過冷一般在結(jié)構(gòu)上作為一個(gè)整 體，分上、下段。主令凝蒸發(fā)器：主令位于上、下塔之間，為浸浴式換熱器。下塔頂?shù)?飽和氮?dú)饨?jīng)過主令被液氧液化返流作下塔精餾回流液；上塔底液氧被 氮?dú)饧訜岱序v蒸發(fā)汽化向上作上塔精餾的上升汽。所以說主令是聯(lián)接 上下塔的鈕帶。膨脹制令系統(tǒng)目的；透平膨脹機(jī)提供了低溫裝置所需的主要令量，為了維持裝 置的冷量平衡及適應(yīng)裝置工況的改變，原理；增壓空氣通過噴嘴時(shí)，由于減壓膨脹而使焓值降低，即使 壓力、溫度下降，這

9、些焓降轉(zhuǎn)變成氣流的動(dòng)能，使在噴嘴出口處氣 流獲得巨大的速度，高速氣體的動(dòng)能，通過工作輪轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并 由主軸夕卜輸出做功，以降低內(nèi)能使溫度進(jìn)一步降低。輸出的機(jī)械能 帶動(dòng)增壓機(jī)提高壓力，以滿足膨脹端膨脹壓力的需要。精餾系統(tǒng)；精餾的原理；通過對(duì)兩種沸點(diǎn)不同的物質(zhì)多次的進(jìn)行混合蒸氣部 分冷凝與蒸發(fā)。在吸收熱量而部分蒸發(fā)時(shí)，易揮發(fā)組分氮將較多地 蒸發(fā)，而混合蒸氣在放出熱量而部分冷凝時(shí)，難揮發(fā)組分氧較多地 冷凝，進(jìn)行這樣多次的冷凝與蒸發(fā)過程，最終達(dá)到氧氮分離的目的。精餾塔結(jié)構(gòu)；精餾塔一般采用雙級(jí)精餾塔，分為上塔，浴式主冷凝蒸發(fā)器，下塔冷凝蒸發(fā)器；在精餾系統(tǒng)中是提供冷量或熱量，即在精餾塔頂部提供回流液，精

10、餾塔底部提供上升氣的設(shè)備低溫液體貯槽系統(tǒng)空分機(jī)組系統(tǒng)壓元一、我公司空分裝置主要產(chǎn)品規(guī)格GOX90000Nm3/ h空分裝置（單套、考核工況）產(chǎn)品名 稱產(chǎn)量 (Nm3/ h)純度 (vol)便用方式壓力 MPa (G)溫度 (C)備注氧氣I88,00099.6%O2連續(xù)8.5液氧泵內(nèi)壓縮氧氣II60099.6%O20.5環(huán)境從8.5Mpa減 壓液氧800 99.6%O2入貯 槽氮?dú)釯15,00 010ppm O2連續(xù)0.4環(huán)境壓力塔抽壓力 氮?dú)獾獨(dú)釯I2,70010ppm O2連續(xù)6.0環(huán)境后備系統(tǒng)直接 抽取液氮100010ppmO2連續(xù)入貯 槽儀表空 氣8,000無塵無 油，露點(diǎn) 40C間 斷0.7常溫增壓機(jī)一級(jí)直 接抽取工廠空 氣5000同上連續(xù)0.45常溫從分子篩后抽 出注：1所有產(chǎn)量單位Nm3/h，是在0C和0.1013MPa(A)條件下測(cè)得體積流量，2以上測(cè)量為在冷箱出開口處測(cè)量3成套裝置的變負(fù)荷能力范圍75%105%.GOX90000Nm3/h空分裝置主要技術(shù)數(shù)據(jù)；1.空壓機(jī)排氣量約456900 Nm3/h負(fù)荷范圍相對(duì)濕度進(jìn)口壓力出口壓力冷卻水進(jìn)口溫度冷卻水回水溫度2.增壓空氣壓縮機(jī)增壓機(jī)一段吸入量吸入壓力排氣壓力75-105%70 %約 0.08