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文檔簡(jiǎn)介

1.氧氣和氮?dú)獾纳a(chǎn)原料空氣自吸入塔吸入,經(jīng)空氣過(guò)濾器除去灰塵及其它機(jī)械雜質(zhì)??諝饨?jīng)過(guò)濾后在離心式空壓機(jī)中經(jīng)壓縮至0.52MPa左右,經(jīng)空氣冷卻塔預(yù)冷,冷卻水分段進(jìn)入冷卻塔內(nèi),下段為循環(huán)冷卻水,上段為低溫冷凍水??諝饨?jīng)空氣冷卻塔冷卻后降至約10℃,然后進(jìn)入切換使用的分子篩吸附器,空氣中的二氧化碳,碳?xì)浠衔锛皻埩舻乃魵獗晃健7肿雍Y吸附器為兩只切換使用,其中一只工作時(shí)另一只再生,純化器的切換周期為240分鐘??諝饨?jīng)凈化后,分為兩路:大部分空氣在主換熱器中與返流氣體(純氧、純氮、污氮等)換熱達(dá)到接近液化溫度約-173℃進(jìn)入下塔。另一路空氣在主換熱器內(nèi)被返流冷氣體冷卻至-105℃時(shí)抽出進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹制冷,然后入上塔參加精餾同時(shí)補(bǔ)充冷量損失。在下塔中,空氣被初步分離成氮和含氧38-40%的富氧液空(下塔底部),頂部生成的氮?dú)庠诶淠舭l(fā)器中被冷凝為液氮,同時(shí)主冷的低壓側(cè)液氧被汽化。部分液氮作為下塔回流液,另一部分液氮從下塔頂部引出,經(jīng)過(guò)冷器中過(guò)冷后經(jīng)節(jié)流送入上塔中部作回流液和粗氬塔Ⅰ冷凝器冷凝側(cè)的冷源。下塔底部的富氧液空引出后經(jīng)節(jié)流降溫送入上塔做為回流液參與上塔精餾。氧氣從上塔底部引出,并在主換熱器中與原料空氣復(fù)熱后出冷箱進(jìn)入氧氣壓縮機(jī)加壓后送往用戶。污氮?dú)鈴纳纤喜恳?,并在過(guò)冷器及主換熱器中復(fù)熱后送出分餾塔外,大部分作為分子篩的再生氣體(用量約21000/h)。小部分進(jìn)入水冷塔中作為冷源冷卻循環(huán)水。氮?dú)鈴纳纤敳恳?,在過(guò)冷器及主換熱器中復(fù)熱后出冷箱,經(jīng)氮?dú)鈮嚎s機(jī)加壓后送往用戶。產(chǎn)品液氧從主冷中排出送入液氧貯槽保存。從液氧貯槽中排出的液氧,用液氧泵加壓后的進(jìn)入汽化器,蒸發(fā)成氧氣然后進(jìn)入氧氣管網(wǎng)送用戶??諝庵泻猩倭康乃羝?、二氧化碳、乙炔和碳?xì)浠衔锛吧僭S灰塵等固體雜質(zhì)。如果讓這些雜質(zhì)進(jìn)入空分裝置,將是十分危險(xiǎn)的,固體雜質(zhì)會(huì)磨損器件,尤其威脅高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行,帶入換熱器還會(huì)污染傳熱表面,降低換熱效果;水蒸汽和CO2等在低溫條件下會(huì)相繼凍結(jié)析出,從而堵塞氣體通道及塔板篩孔;乙炔和碳?xì)浠_(tái)物在精餾塔中積聚過(guò)量,易引發(fā)爆炸。所以,為提高裝置運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,必須凈化空氣??諝庵械墓腆w雜質(zhì)通過(guò)空氣過(guò)濾器過(guò)濾去除,微量的氣體雜質(zhì)則通過(guò)分子篩吸附去除。制冷過(guò)程中冷量的產(chǎn)生是通過(guò)節(jié)流或膨脹來(lái)獲得。節(jié)流:當(dāng)氣體或液體在管道內(nèi)流過(guò)一個(gè)縮孔或閥門時(shí),使流動(dòng)受到阻礙,流體在閥門處產(chǎn)生漩渦碰撞,摩擦等阻力.流體要流過(guò)這個(gè)閥門.必須克服阻力,表現(xiàn)出在閥門后的壓力比閥門前的壓力要低得多。

流體這種由于流動(dòng)遇到局部阻力而造成的壓力有較大降落的過(guò)程,通常稱為節(jié)流。從節(jié)流過(guò)程看,它是一個(gè)壓力降低的過(guò)程,而這個(gè)壓力降低,完全是消耗在克服阻力上,并沒(méi)有對(duì)外輸出功。同時(shí),氣體流過(guò)節(jié)流閥時(shí),由于時(shí)間很短,可以認(rèn)為是一個(gè)絕熱過(guò)程。對(duì)流體本身來(lái)說(shuō),在節(jié)流前后,流體內(nèi)部的總能量保持不變。流體在流動(dòng)過(guò)程中,內(nèi)部所具有的能量包括內(nèi)能(分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子相互作用的位能)以及后部流體推動(dòng)前部流體前進(jìn)的流動(dòng)能。這三種能量的總和保持不變。而每一項(xiàng)能量大小在節(jié)流前后是有變化的。當(dāng)節(jié)流后由于壓力降低,氣體體積膨脹,分子間距離增大,則使分子相互作用的位能增加。一般情況下,流動(dòng)能的變化相對(duì)較小。因此,位能的增加,會(huì)造成動(dòng)能的減少。而分子運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的大小反映出物體溫度的高低。節(jié)流后動(dòng)能減小,所以在一般情況下,氣體節(jié)流后溫度總是降低的,在空分裝置中遇到的均是這種情況。影響節(jié)流溫降效果的因素有:

(1)節(jié)流前的溫度:節(jié)流前溫度越低,溫降效果越好。

(2)節(jié)流前后的壓差:節(jié)流前后的壓差越大,溫降效果越好。

膨脹:透平膨脹機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式制冷機(jī)械,它是由蝸殼、'導(dǎo)流器、工作輪等部分組成。當(dāng)具有一定的壓力的氣體進(jìn)入蝸殼后,被分配到導(dǎo)流器中,導(dǎo)流器上裝有可調(diào)的噴嘴葉片。氣體在噴嘴中將內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換成流動(dòng)的動(dòng)能,壓力、焓降低,流速可增高200米/秒左右,當(dāng)高速氣流沖到葉輪的葉片上時(shí),推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn),將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,通過(guò)轉(zhuǎn)子的軸驅(qū)動(dòng)增壓器對(duì)外作功。從整個(gè)過(guò)程看,氣體壓力降低是一個(gè)膨脹過(guò)程,同時(shí)對(duì)外輸出了功。輸出外功是靠消耗了內(nèi)部的能量,反映出溫度降低,焓值減?。阂嗉词菑臍怏w內(nèi)部取走了一部分能量,就是通常所說(shuō)的制得冷量。

冷量與膨脹前的壓力、溫度及膨脹后的壓力有關(guān),關(guān)系如下

(1)進(jìn)出口壓力一定時(shí),機(jī)前溫度越高,單位制冷量越大。因此,當(dāng)裝置要求的總制冷量一定時(shí),提高機(jī)前溫度,可以減少膨脹量。

(2)進(jìn)口溫度一定時(shí),與膨脹機(jī)進(jìn)出口壓差有關(guān),壓差越大,則單位制冷量越大。

(3)與膨脹機(jī)的效率有關(guān),效率高,制冷量大。精餾原理:精餾塔是一種采用精餾的方法,使各組份分離。從而得到高純度組份的設(shè)備??諝獗焕鋮s至接近液化溫度后送入精餾塔的下塔,空氣自下向上與溫度較低的回流液體充分接觸進(jìn)行傳熱,使部分空氣冷凝為液體。由于氧是難揮發(fā)組份,氮是易揮發(fā)組份,在冷凝過(guò)程中,氧比氮較多的冷凝下來(lái),使氣體中氮的純度提高。同時(shí),氣體冷凝時(shí)要放出冷凝潛熱,使回流液體一部分汽化。由于氮是易揮發(fā)組份。因此,氮比氧較多的蒸發(fā)出來(lái),使液體中氧純度提高。就這樣,氣體由下向上與每一塊塔板上的回流液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì),而每經(jīng)過(guò)一塊塔板,氣相中的氮純度就提高一次,當(dāng)氣體到達(dá)下塔頂部時(shí),絕大部分氧已被冷凝到液體中,使氣相中的氮純度達(dá)到99.999%。一部分氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器中,冷凝成液氮.作為下塔回流液。同時(shí)上塔底部的液氧汽化,作為上塔的上升氣體,參與上塔的精餾。將下塔底部得到的含氧38~40%的富氧液空節(jié)流后送入上塔,作為上塔的一部分

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