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空分工艺
制作单位:生产技术部
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目录
一、概述
1、空分的含义
2、空气分离的方法
二、空分装置的流程和特点
1、装置的流程
2、按流程的顺序分别介绍各个系统
三、空分设备的安全规定及一些事故案例
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一、概述
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空分的含义
空分的含义:空分,顾名思义即空气的分离,是利用不同的方法将空气中的各组分分离开来,从而获得所需要的氧气、氮气及一些稀有气体的过程。
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空气分离的方法
空气中的主要成分是氧气、氮气、氩气、二氧化碳以及一些其它气体和杂质。它们在空气中分别以分子的状态存在, 数目非常多,并且永不停息地作无规则的运动,均匀地相互搀混在一起,要将它们分开,目前主要有三种方法:低温法、吸附法、膜分离法。空气中主要组分的性质如下:
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1、低温法:
原理:是根据空气中各组分的沸点不同,经加压、预冷、纯化、并利用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化,再进行精馏,从而获得所需要的氧气、氮气及其它稀有气体的过程。具体原理为空气经过增压膨胀对外作功处于冷凝温度,当穿过比它温度低的氧、氮组成的液体层时,由于气、液之间温度差的存在,要进行热交换,温度低的液体吸收热量开始蒸发,其中氮组分首先蒸发,温度较高的气体冷凝,放出冷凝热,气体冷凝时,、液处于平衡状态。这时,液相由于蒸发,使氮组分减少,同时由于气相冷凝的氧也进入液相,因此液相的氧浓度增加了,同样气相由于冷凝,使氧组分减少,同时由于液相的氮进入气相,因此气相的氮浓度增加了.
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多次的重复上述过程,气相的氮浓度就不断增加,,从而将空气中的氧和氮分离开来。
2、吸附法:
原理:利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点,有的分子筛(如5A、13X等)对氮具有较强的吸附性能,让氧分子通过,可得到较高纯度的氧气;有的分子筛(碳分子筛等)对氧具有较强的吸附性能,让氮分子通过,可得到较高纯度的氮气,从而实现空气的分离。但吸附法目前的氧气纯度只有93%左右。
3、膜分离法:
原理:它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性,当空气通过薄膜或中空纤维膜时,氧气穿透过薄膜的速度约为氮的4-5倍,从而实现氧、氮的分离。膜分离的富氧浓度只能达到28~35%O2 。
目前应用较多的是低温法(又叫深度冷冻法)。它的优点:生产量大,产品纯度高,电耗低且可得到液态产品,故应用广泛。
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二、克旗煤制气公司配套的空分装置的流程和特点
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装置的流程形式
空分的设备采用的是单泵内压缩、空气增压循环、膨胀空气进下塔的内压缩流程。
空分装置流程主要分外压缩、内压缩
外压缩就是利用氧气压缩机将空分装置出来的低压产品氧气压缩至用户所需要的压力等级。
内压缩是采用液氧泵对产品液氧进行压缩,然后换热汽化的一种流程形式。
内压缩流程分类
内压缩流程的形式比较多,根据流程形式大致分为三种:
1、单泵、双(多)泵内压缩流程。
2、空气增压循环和氮气增压循环。
3、膨胀空气进上塔和膨胀空气进下塔。
内压缩流程的优点
1、取消了氧压机,无高温气氧,火险隐患小,安全性好。
2、从主冷大量抽取液氧,使碳氢化合物的积聚的可能性降低。
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