空气分离的基本原理 ppt课件
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2_1_空气分离的基本原理
《煤炭气化工艺》
分子筛——硅酸盐
《煤炭气化工艺》
分子筛
分子筛的吸附顺序
。
CH4 C2H6 C3H8 N2O C2H4
CO2 C2H2 C3H6 nC4H10 iC4H10 C6H6 C3H6O O3 NO
H2O
甲烷 乙烷 丙烷 一氧化二氮 乙烯 二氧化碳 乙炔 丙烯 正丁烷 异丁烷 苯 丙酮 臭氧 一氧化氮 水
3、液化精馏工艺流程分为空气的净化、空 气的液化、空气的分离三个工序。
2-2 空气分离的工艺流程
一、空气的净化 1、机械杂质的脱除
空气中灰尘的处理大多以过滤为主，并辅 以惯性和离心式来处理，大中型空分均使 用无油干式除尘器。目前国内外空分装置 使用的气体过滤器有:
惯性除尘器---初步除尘
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,首先冷凝氧组分.此过程一直 进行到气、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.
0% 0% 50 % 50 % 70 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
2.空气的液化 空气的液化必须采用深冷技术 深冷技术：工业上常将获得-100oC以下温度的方法称为深 度冷冻法，简称深冷法 工业上深度冷冻一般利用高压气体进行绝热膨胀来获得 低温 （1）节流膨胀---对外不做功
分子筛——硅酸盐
《煤炭气化工艺》
分子筛
分子筛的吸附顺序
。
CH4 C2H6 C3H8 N2O C2H4
CO2 C2H2 C3H6 nC4H10 iC4H10 C6H6 C3H6O O3 NO
H2O
甲烷 乙烷 丙烷 一氧化二氮 乙烯 二氧化碳 乙炔 丙烯 正丁烷 异丁烷 苯 丙酮 臭氧 一氧化氮 水
3、液化精馏工艺流程分为空气的净化、空 气的液化、空气的分离三个工序。
2-2 空气分离的工艺流程
一、空气的净化 1、机械杂质的脱除
空气中灰尘的处理大多以过滤为主，并辅 以惯性和离心式来处理，大中型空分均使 用无油干式除尘器。目前国内外空分装置 使用的气体过滤器有:
惯性除尘器---初步除尘
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,首先冷凝氧组分.此过程一直 进行到气、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.
0% 0% 50 % 50 % 70 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
2.空气的液化 空气的液化必须采用深冷技术 深冷技术：工业上常将获得-100oC以下温度的方法称为深 度冷冻法，简称深冷法 工业上深度冷冻一般利用高压气体进行绝热膨胀来获得 低温 （1）节流膨胀---对外不做功
空分技术培训课件
科学实验
为科研机构提供高纯度气体，支持 科学实验和研究。
空分技术的发展历程
初始阶段
早期的空分技术主要采用低温 精馏法，随着技术的发展逐渐
被淘汰。
经典阶段
20世纪中叶，出现了以分子筛吸 附和膜分离为代表的新型空分技 术。
现代阶段
随着科技的进步，现代空分技术已 发展成为一个综合性、系统性的工 程领域，涉及多个学科的交叉融合 。
02
空分技术的基本原理与流程
空气分离的基本原理
空气的组成与性质
空气主要由氮气、氧气、氩气等组成，不同气体之间存在一定的物理和化学 性质差异。
空气分离的依据
空气分离主要依据空气中各组分气体之间的沸点、溶解度等差异，通过制冷 、吸附、膜分离等方式实现不同气体的分离和提纯。
空气分离的工艺流程
空气的过滤与净化
空气的压缩与冷却
将空气中的灰尘、杂质等去除，达到一定纯 净度的要求。
将空气压缩并冷却到适当的温度，以便进行 后续的分离处理。
空气的分离与提纯
产品的储存与输送
通过各种分离技术如精馏、吸附、膜分离等 ，将空气中的不同组分气体分离和提纯。
将分离出的不同气体进行储存、运输或直接 输送到下游用户手中。
空气分离的主要设备
。
采用高效分离技术
利用新型的高效吸附剂、高精 度的过滤器等，提高空气分离
的精度和效率。
加强过程控制
采用先进的控制系统，实现生 产过程的自动化和智能化，提
高分离效率。
开发新型的空气分离技术及设备
开发新型吸附剂
研究新的吸附剂材料，提高吸 附效率和寿命，降低能耗。
开发高效透平机组
通过采用高效的透平机组、压缩 机等设备，提高空气分离设备的 整体效率。
空分工艺流程简介
输入、输出功率，性能系数，启动电流、运 转电流、电压波动、频率，噪音等。
压缩系统将空气压缩到一定压力，为节流或膨胀产生冷量，为气体液化做
准备。压缩系统耗电是空分系统耗能主要来源，无论从安全还是能耗角度
来看，压缩系统地位都尤为突出突出，是制冷液化系统的心脏！
6
三、压缩系统
和远气体 技术中心
压缩机常用的有活塞式压缩机、离心式压缩机、螺杆压缩机。以下主要比较活 塞式压缩机与离心式压缩机优缺点：
以4500空分装置为例，当进塔空气量 为18000m³/h，氧产量4500m³/h，氧 纯度为99.6%，那么氧的提取率？
和远气体 技术中心
什么是氧提取率？
提取率以氧产品中的总氧量与进塔空 气中的总氧量之比来表示。
从上式可以看出，对于一定的地点， 空气中含氧量基本不变，当进塔空气 量和产品氧纯度一定时，氧提取率的 高低取决于氧产量的多少。而氧产量 的多少，对于全低压空分装置进气量 一定时，主要取决于污氮含氧量的高 低。
ZH-15000循环空压机
全通一期压缩机系统
7
四、冷却系统
空、水冷塔 凉水塔 压缩机后冷器 回热器 压缩机中间冷却器 润滑油油冷却器
换热器换热效果受那些因素影响？
和远气体 技术中心
实现空气的等温压缩 降低空气进主换热器温度 使纯化器工作在最佳状态
危害？
冷却系统还有其他作用，如冷却油保证润滑油在正常温度下工作，润滑油可以 润滑轴避免轴超温。保证气温、油温等稳定在设计范围内，从而维持设备稳定 高效运行。
的安全、稳定、效率。
换
换热温差
换热器材料结构
热 效
换热介质
换热器是否结垢、阻塞
果
换热系数
流体流动速度、流向
压缩系统将空气压缩到一定压力，为节流或膨胀产生冷量，为气体液化做
准备。压缩系统耗电是空分系统耗能主要来源，无论从安全还是能耗角度
来看，压缩系统地位都尤为突出突出，是制冷液化系统的心脏！
6
三、压缩系统
和远气体 技术中心
压缩机常用的有活塞式压缩机、离心式压缩机、螺杆压缩机。以下主要比较活 塞式压缩机与离心式压缩机优缺点：
以4500空分装置为例，当进塔空气量 为18000m³/h，氧产量4500m³/h，氧 纯度为99.6%，那么氧的提取率？
和远气体 技术中心
什么是氧提取率？
提取率以氧产品中的总氧量与进塔空 气中的总氧量之比来表示。
从上式可以看出，对于一定的地点， 空气中含氧量基本不变，当进塔空气 量和产品氧纯度一定时，氧提取率的 高低取决于氧产量的多少。而氧产量 的多少，对于全低压空分装置进气量 一定时，主要取决于污氮含氧量的高 低。
ZH-15000循环空压机
全通一期压缩机系统
7
四、冷却系统
空、水冷塔 凉水塔 压缩机后冷器 回热器 压缩机中间冷却器 润滑油油冷却器
换热器换热效果受那些因素影响？
和远气体 技术中心
实现空气的等温压缩 降低空气进主换热器温度 使纯化器工作在最佳状态
危害？
冷却系统还有其他作用，如冷却油保证润滑油在正常温度下工作，润滑油可以 润滑轴避免轴超温。保证气温、油温等稳定在设计范围内，从而维持设备稳定 高效运行。
的安全、稳定、效率。
换
换热温差
换热器材料结构
热 效
换热介质
换热器是否结垢、阻塞
果
换热系数
流体流动速度、流向
2024版空分培训课件
发展阶段
随着技术的进步，空分技术逐渐实现 了设备的小型化和能耗的降低，同时 出现了变压吸附、膜分离等新型空分 技术。
空分技术应用领域
01
工业领域
空分技术在工业领域的应用主要包括钢铁、化工、有色冶金等行业的氧
气、氮气等气体的生产和供应。
02
医疗领域
在医疗领域，空分技术主要用于生产医用氧气，满足医院、急救中心等
促进企业发展
培养一支高素质的空分专 业队伍，为企业的发展提 供有力的人才保障。
培训内容和方式
培训内容
包括空分设备基础知识、操作规范、 维护保养、故障排除等方面。
培训方式
采用理论讲解、案例分析、实践操 作相结合的方式，注重理论与实践 的结合，提高培训效果。
预期效果
员工技能提升
员工能够熟练掌握空分设 备操作、维护、故障处理 等技能，提高工作质量和 效率。
分离方法
包括深冷分离和吸附分离等，深 冷分离是目前应用最广泛的方法。
设备介绍
精馏塔是空分设备的核心部件， 其设计和操作对分离效果有重要
影响。
产品检测与质量控制
产品种类
主要产品为氧气、氮气和氩气等，应确保其纯度和质量。
检测方法
包括化学分析和仪器分析等，以检测产品中的杂质和含量。
质量控制措施
建立严格的质量管理体系，对原料、过程和产品进行全方位监控， 确保产品质量稳定可靠。
将风险控制措施落实到具体的生产环 节和岗位，确保风险控制措施得到有 效执行。
环境保护法规遵守及污染治理措施
遵守环境保护法规
严格遵守国家和地方环境保护法规，确保企业生产经营活动符合环保 要求。
污染治理设施建设
根据企业生产工艺和污染物排放情况，建设完善的污染治理设施，确 保污染物达标排放。
洁净室空气处理过程图ppt课件
ppt课件
22
四、净化空调系统冷冻水的温度的确定
• 当以冷冻水作为净化空调系统的冷媒时，
在一般的情况下，冷冻水的初温（表冷器
冷冻水的进口温度）应比处理后空气的终
温（设计计算中确定）至少要低3.5℃；如
果是以冷冻方式去湿降温为目的空气处理
系统，冷冻水的终温（表冷器冷冻水的出
口温度）应比处理后空气的终温低0.7℃；
• 大型规模化的生产工厂集中设置冷冻站，对建造 投资和运行管理都是比较有利的。但是由于一些 温、湿要求差别比较大供冷参数不同；运行规律、 运行时间不同的洁净车间来说，在集中冷冻站基 础上，就近设置分散、独立、专用的制冷机组， 这对节省能源，保证参数和方便运行管理都有极 大的好处。
ppt课件
20
• 二、冷媒采用冷冻水还是氟立昂直接蒸发。
室下夹层或吊顶上的干表冷器来补充。因
干表冷器是设在FFU循环空气通过的吊顶上
或夹道内，因此，干表冷所弥补的干冷负
荷被循环空气带到洁ppt课净件 室内。
18
示意图
焓湿(i-d)图
MAU加FFU加DC空气处理方案示意图及焓湿图
ppt课件
19
3.1.6 洁净室净化空调系统的冷、热源
• 3.1.6.1 净化空调系统冷源的选择 • 一、集中冷冻站和分散独立冷源的比较和选择。
5
二、AHU 一次回风的净化空调送风 方案
• 一次回风的送风方案多用在洁净室内的发 热量或产湿量很大，消除室内余热或余湿 的送风量大于或等于净化送风量的低洁净 度等级的非单向流洁净室中。此方案的原 理图和焓湿图如下：
ppt课件
6
示意图
焓湿(i-d)图
空调机组（AHU）一次回风空气处理方案示意图及焓湿图
《空气洁净技术》课件
原理
空气洁净技术主要基于过滤、吸附、 离子化、紫外线消毒等原理，通过各 种手段去除或杀灭空气中的污染物， 以达到洁净空气的目的。
历史与发展
历史
空气洁净技术的起源可以追溯到19世纪末期，当时主要是为 了保护精密仪器和设备免受污染。随着科技的发展，空气洁 净技术的应用范围不断扩大，逐渐涉及到电子、制药、生物 医学等领域。
生物医学工程
在生物医学工程中，空气洁净技术用于实验室和医疗设施的空气净化 ，以减少微生物和有害气体的存在，保障实验结果和医疗安全。
其他领域
除了上述领域，空气洁净技术还广泛应用于食品加工、环境保护、航 天等领域。
02 空气洁净技术分类
机械过滤器
总结词
通过物理方式拦截和吸附颗粒物，实现空气净化。
详细描述
制药工业洁净室
总结词
制药工业洁净室是药品生产和质量控制的关键环节，要 求严格控制室内环境以减少污染风险。
详细描述
制药工业洁净室不仅需要控制尘埃和微生物的含量，还 要确保室内温度、湿度、压力等参数符合生产要求。这 种洁净室通常需要达到ISO 5级或更高级别的洁净度标准 。
食品工业洁净室
总结词
食品工业洁净室主要用于生产高质量、安全的食品， 如饮料、乳制品和烘焙食品等。
《空气洁净技术》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 空气洁净技术概述 • 空气洁净技术分类 • 空气洁净技术原理与设备 • 空气洁净技术应用案例 • 空气洁净技术的发展趋势与挑战
01 空气洁净技术概述
定义与原理
定义
空气洁净技术是一种通过消除或控制 空气中的微粒、有害气体和微生物， 使空气达到一定洁净度的技术。
机械过滤器主要利用纤维、无纺布等材料制成的滤网拦截和吸附空气中的颗粒 物，如灰尘、花粉、细菌等。其原理简单，成本较低，广泛应用于空气净化领 域。
空气洁净技术主要基于过滤、吸附、 离子化、紫外线消毒等原理，通过各 种手段去除或杀灭空气中的污染物， 以达到洁净空气的目的。
历史与发展
历史
空气洁净技术的起源可以追溯到19世纪末期，当时主要是为 了保护精密仪器和设备免受污染。随着科技的发展，空气洁 净技术的应用范围不断扩大，逐渐涉及到电子、制药、生物 医学等领域。
生物医学工程
在生物医学工程中，空气洁净技术用于实验室和医疗设施的空气净化 ，以减少微生物和有害气体的存在，保障实验结果和医疗安全。
其他领域
除了上述领域，空气洁净技术还广泛应用于食品加工、环境保护、航 天等领域。
02 空气洁净技术分类
机械过滤器
总结词
通过物理方式拦截和吸附颗粒物，实现空气净化。
详细描述
制药工业洁净室
总结词
制药工业洁净室是药品生产和质量控制的关键环节，要 求严格控制室内环境以减少污染风险。
详细描述
制药工业洁净室不仅需要控制尘埃和微生物的含量，还 要确保室内温度、湿度、压力等参数符合生产要求。这 种洁净室通常需要达到ISO 5级或更高级别的洁净度标准 。
食品工业洁净室
总结词
食品工业洁净室主要用于生产高质量、安全的食品， 如饮料、乳制品和烘焙食品等。
《空气洁净技术》 PPT课件
目录
CONTENTS
• 空气洁净技术概述 • 空气洁净技术分类 • 空气洁净技术原理与设备 • 空气洁净技术应用案例 • 空气洁净技术的发展趋势与挑战
01 空气洁净技术概述
定义与原理
定义
空气洁净技术是一种通过消除或控制 空气中的微粒、有害气体和微生物， 使空气达到一定洁净度的技术。
机械过滤器主要利用纤维、无纺布等材料制成的滤网拦截和吸附空气中的颗粒 物，如灰尘、花粉、细菌等。其原理简单，成本较低，广泛应用于空气净化领 域。
第二章空分装置讲解
2-3 空气的液化
什么是空 气的液 化?
空气的液化指将空气由气相变为液相的过程， 目前采用的方法为给空气降温，让其冷凝。在空气 液化的过程中，为了补充冷损、维持工况以及弥补 换热器复热的不足，需要用到制冷循环。
内能 ：分子的动能和位能之和称为气体 一、制冷的热力学基础 的内能，用U来表示，单位为 J。动能与 气体的温度有关，位能取决于分子之间的 距离，即由气体的体积来决定。所以内能 也是状态参数。 内能的改变通常通过传热和做功两种方式 焓：内能和流动能之和， 来完成。 即 H=U＋pΔV，用H表示， 其单位也为J 可逆过程和不可逆过程：当 物系由某一状态变化到另一 状态时，若过程进行得足够 缓慢，或内部分子能量平衡 的时间极短，则这个过程反 过来进行时，能使物系和外 界完全复原，称此过程为可 逆过程。如不能完全复原， 称为不可逆过程。
4．大气中有害杂质的吸附及其影响
对分子筛有害的杂质有：二氧化硫、氧化氮、氯化氢、 氯、硫化氢和氨等。这些成分被分子筛吸附后又遇到水分
的情况下，会与分子筛起反应而使分子筛的晶格发生变化。 它们与分子筛的反应是不可逆的，因而降低了分子筛的吸 附能力。 H2S＋O2 → SO2＋H2O
SO2＋O2 → SO3 SO3＋H2O → H2SO4 NO＋O2 → NO2 NO2＋H2O → HNO3
中型和大型制取气态产品的装置
超低压 （0.3MPa 以下）
三、氧气、氮气的应用
氧气的应用 ：
化学性质非常活泼 ，化学活性很强，是一种强氧化
剂，用于金属的焊接及切割，广泛地应用于高炉及炼钢生 产中和铁钢的熔炼过程及轧钢过程中 ，也是化肥工业上
的煤汽化、重油汽化常用的汽化剂和氧化剂。
氮气的应用 ：
空分课件
时，则变成固体。在不考虑空气的化学性质时，可以把空气看成单一
物质，其分子量为28.96 对每一种气体来讲都有着一个温度，大于这个温度时，无论在任 何压力下也不能使这种气体液化，这个温度称为气体的临界温度，对 应的压力称为临界压力。空气的临界温度为-140.63℃（132.52k），
也就是说空气必须在低于-140.63℃的温度时才可能液化。
空气分离技术简介
• 膜分离法利用的是膜渗透技术，利用氧、 氮通过膜的速率的不同，实现两种组分的 粗分离。这种方法装置更为简单，操作方 便，投资小但产品只能达到28%～35%的 富氧空气，且规模只宜中小型化，只适用 于富氧燃烧及医疗保健领域应用。
空气分离技术简介
•
低温法是利用空气中各组分沸点的不同，通 过一系列的工艺过程，将空气液化，并通过精馏 来达到不同组分分离的方法。这种方法较前两种 方法可实现空气组分的全分离、产品精纯化、装 置大型化、状态双元化（液态及气态），故在生 产装置工业化方面占据主导地位。和传统的分离 相比，这些气体的分离需在100K以下的低温环 境下才能实现，所以称之为低温法（或深冷法）。 我们在这所要介绍的就是低温法空气分离技术。
空分装置
空分历史简介
• 世界上最早使用空气液化分离技术的国家是德国。德国 Linde公司早在1891年就开始在实验室进行空气液化研 究工作，几年之后，就建起了低温设备制造车间，1903 年制造出世界上第一套空分装置，生产能力为10m3/h氧 气，由于当时生产能力的限制，30年代前所生产的氧气 仅用于气割、气焊等行业。 • 50年代后，由于空分装置逐渐的增加并趋于中型化，炼 钢和化肥工业技术的迅速发展，使空分设备迅速大型化， 促使空气分离设备制造业的发展。空分工艺经过近百年 的不断发展，现在已步入大型全低压流程。到目前为止， 世界上投产的空分设备最大制氧能力为12.25万m3（标） /h。
《气体膜分离技术》课件
03
气体膜分离技术分类
根据驱动力的分类
压差驱动
利用不同气体在膜上的溶解-扩散 差异，在压力差的推动下实现混 合气体的分离。
浓度差驱动
利用不同气体在膜上的吸附-脱附 性能差异，在浓度差的推动下实 现混合气体的分离。
电场驱动
在电场的作用下，利用不同气体 在膜上的电离或吸附性能差异， 实现混合气体的分离。
01
03
气体膜分离技术的进一步发展需要加强基础研究，提 高膜材料的性能和可靠性，同时加强与其他领域的交
叉合作，拓展应用领域和市场空间。
04
气体膜分离技术与其他分离技术的结合将为工业气体 分离和净化提供更多元化的解决方案，以满足不同工 艺流程的需求。
THANKS感谢观看应用领域工业气体分离
用于分离空气、氮气、氧气等工业气体，提 高产品质量和纯度。
氢气回收与纯化
用于从各种原料气体中回收和纯化氢气，满 足氢能产业的需求。
有机蒸气回收
用于从有机废气中回收有价值组分，实现资 源化利用和环保减排。
天然气处理
用于脱除天然气中的二氧化碳、硫化物等杂 质，提高天然气的品质。
发展历程与趋势
根据膜材料的分类
01
02
03
高分子膜
利用高分子材料的透过性 和选择性，制备成气体分 离膜。
无机膜
利用无机材料的稳定性、 耐高温性和高透过性，制 备成气体分离膜。
复合膜
将高分子材料和无机材料 复合，制备成具有优异性 能的气体分离膜。
根据应用领域的分类
工业气体分离
用于工业生产过程中产生 的各种气体混合物的分离 ，如氢气、氮气、氧气等 。
拓展气体膜分离技术在氢气、二氧化碳、 甲烷等气体分离领域的应用，推动其在环 保、能源和化工等领域的发展。
空分培训深冷法制氧ppt课件
T
B的沸点低,挥发性较强, B在气
相中的浓度较液相高,将组成为
气相
y1的气相收集起来,并将其冷却 至温度T1,其中将有部分冷凝为
液体,液相的组成为x2, 与之达
平衡的气相组成为y2,由相图可
y1
见y2>y1.重复以上过程，气相
中B的浓度愈来愈高，最后可以
y2
获得纯的B。
液相
而由液相可以获得纯的A
y3
数为p2、T2、υ2。节流孔径越小，则局部阻力越大，节流前后的压力变化（p1-p2）也越大。反之，就越小。在实际工作中，为了便于调 节，通常用节流阀代替固定的节流孔
• 气体在节流时，既无能量输出，也无能量输入，所以气体节流前后的能量保持不变，即节流前后的焓值相等h1=h2。这是节流过程的基本
特点，因此节流过程可看作是近似的绝热过程。
A
xB
x2
x3 B
2
Ⅲ
2 2
2
Ⅱ
2
2
Ⅰ
2 2
谢谢！
压力虽然相同，但是这两 个状态是不等价的。
它们的不等价性通过理论 证明可用熵来度量。对于
• 对其它绝热过程来说，自然过程 总是朝着熵增大的方向进行，
或者说，熵增加的大小反映了过程 的不可逆程度，因此，熵就是表示 过程方向性的一个状态参数。
• 熵是从热力学理论的数学分析中得
来的，定义也是用数学式子给出的， 正像焓一样，熵在热工理论计算及
•已知气体的两个状态参数即可
确定气体的状态，以两个状态 参数为坐标，将气体的某些状 态参数的相互关系绘制在坐标 图上，这就是热力性质图。
•通常影响气体热力性质的因素
很多，尤其是蒸气的性质比较
热力性质图
空分培训ppt课件
未来发展趋势预测
绿色环保
随着环保意识的提高，未 来的空分技术将更加注重 绿色环保，减少能源消耗 和污染物排放。
高效节能
提高空分设备的能效比将 是未来发展的重要方向， 通过技术创新和优化设计 ，降低设备运行能耗。
多元化应用
空分技术将不断拓展应用 领域，如新能源、环保、 医疗等领域，为社会发展 提供更多可能性。
智能化、自动化技术应用
1 2 3
先进控制系统
采用先进的控制算法和优化策略，实现空分设备 的自动控制和优化运行，提高生产效率和产品质 量。
在线监测与故障诊断
利用传感器和数据分析技术，实时监测空分设备 的运行状态，及时发现并处理故障，保障设备安 全稳定运行。
智能化运维管理
通过大数据分析和人工智能技术，对空分设备的 运行数据进行挖掘和分析，实现设备的预测性维 护和智能化管理。
医疗领域
医疗用氧是空分技术在医疗领 域的主要应用，同时空分技术 还可用于制取医用氮气等。
其他领域
空分技术还可应用于冶金、电 子、食品等领域。
02
空分设备结构与工作原理
空分设备主要结构组成
01
02
03
04
空气压缩系统
包括空气过滤器、空气压缩机 、冷却器等，用于将空气压缩
并冷却至适宜的温度。
空气预冷系统
空分设备产氧量
单位时间内空分设备产出的氧气量，通常 以立方米/小时或吨/天表示。
氧气纯度
空分设备产出的氧气中氧的含量，通常以 百分比表示。
空分设备能耗
空分设备在运行过程中消耗的能量，包括 电耗、蒸汽耗等，通常以千瓦时/立方米氧 或千克标煤/吨氧表示。
提取率
空分设备从原料空气中提取氧、氮等产品 的效率，通常以百分比表示。
空气分离工艺培训教材课件
3
空气分离的方法和原理
利用沸点差将液态空气分离为氧、氮、氩的过程称之为精馏过程。深 冷与精馏的组合是目前工业上应用最广泛的空气分离方法；
2)吸附法：利用多孔性物质分子筛对不同的气体分子具有选择性咐附 的特点，对气体分子不同组分有选择性的进行吸附，达到单高纯度的 产品。吸附法分离空气流程简章，操作方便运行成本较低，但不能获 得高纯度的的双高产品。
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我国空分流程的技术发展
方面取得了进步。随着计算机的广泛应用，空分装置的自动控制、变 负荷跟踪调节等变得更为先进。 • 第一代：高低压循环，氮气透平膨胀，吸收法除杂质； • 第二代：石头蓄冷器，空气透平膨胀低压循环； • 第三代：可逆式换热器； • 第四代：分子筛纯化； • 第五代：规整填料，增压透平膨胀机的低压循环； • 第六代：内压缩流程，规整填料，全精馏无氢制氩。
➢压缩空气除去水分和二氧化碳等杂质后，经热交换系统和增压膨胀机 制冷后进入下塔，在塔板上气体与液体接触，由于气、液之间温度差 的存在,在进行传热和传质交换时,低沸点组分氮吸收热量开始蒸发, 氮组分首先蒸发出来,温度较高的气体冷凝,放出冷凝热,气体冷凝时, 首先冷凝氧组分.这过程一直进行到气相和液相的温度相等为止,也即 气、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.多次的重复上述过程,气相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度
➢空分装置正常生产后，主要为下游气化装置提供氧气，作 为气化装置的原料气参加反应；
➢压力氮气主要供下游工艺生产使用，作为汽提气、密封保 护气和吹扫用气；
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空分装置与其它界区的联系
空气分离的方法和原理
利用沸点差将液态空气分离为氧、氮、氩的过程称之为精馏过程。深 冷与精馏的组合是目前工业上应用最广泛的空气分离方法；
2)吸附法：利用多孔性物质分子筛对不同的气体分子具有选择性咐附 的特点，对气体分子不同组分有选择性的进行吸附，达到单高纯度的 产品。吸附法分离空气流程简章，操作方便运行成本较低，但不能获 得高纯度的的双高产品。
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我国空分流程的技术发展
方面取得了进步。随着计算机的广泛应用，空分装置的自动控制、变 负荷跟踪调节等变得更为先进。 • 第一代：高低压循环，氮气透平膨胀，吸收法除杂质； • 第二代：石头蓄冷器，空气透平膨胀低压循环； • 第三代：可逆式换热器； • 第四代：分子筛纯化； • 第五代：规整填料，增压透平膨胀机的低压循环； • 第六代：内压缩流程，规整填料，全精馏无氢制氩。
➢压缩空气除去水分和二氧化碳等杂质后，经热交换系统和增压膨胀机 制冷后进入下塔，在塔板上气体与液体接触，由于气、液之间温度差 的存在,在进行传热和传质交换时,低沸点组分氮吸收热量开始蒸发, 氮组分首先蒸发出来,温度较高的气体冷凝,放出冷凝热,气体冷凝时, 首先冷凝氧组分.这过程一直进行到气相和液相的温度相等为止,也即 气、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.多次的重复上述过程,气相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度
➢空分装置正常生产后，主要为下游气化装置提供氧气，作 为气化装置的原料气参加反应；
➢压力氮气主要供下游工艺生产使用，作为汽提气、密封保 护气和吹扫用气；
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空分装置与其它界区的联系
空气分离的基本原理 ppt课件
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双级精馏塔
上塔
对富氧液空进行最后的分离 得到纯氧 纯氮
双 内件
板式塔 或 填料塔，上塔填料，下塔板式
极
精
馏 冷凝蒸发器
是联系上塔和下塔的换热，为列管式换热
塔
器，管内与下塔相通，管间与上塔相通。
管间的液氧吸收热量而蒸发，管内的气体
氮放出热量而冷凝
下塔
将空气进行初步分离 得到液氮和富氧液空
0% 0% 50 % 50 % 70 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
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2.空气的液化 空气的液化必须采用深冷技术
深冷技术：工业上常将获得-100oC以下温度的方法称为深 度冷冻法，简称深冷法
工业上深度冷冻一般利用高压气体进行绝热膨胀来获得 低温 （1）节流膨胀---对外不做功
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双 级 精 馏 塔
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筛板
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注：下塔板数 与氮纯度有关， 当不产纯氮时 25块即可，上 塔板数取决于 氧的纯度，当 氧气纯度为 98.5%时，大 于50块，为 99.5%时，大 于76块。
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板翅式换热器
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板翅式换热器实物
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低温法、分子筛吸附、膜分离法 三
种类型。
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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,首先冷凝氧组分.此过程一直 进行到气、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,液相的氧浓度也能 不断的增加.这样经过多次的蒸发与冷凝就能完成整个精馏过程,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。
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设计吸附率
CO2含量为 0.1ppm时的
吸附率
CH4 C2H6 C3H8 N2O C2H4 CO2 C2H2 C3H6 nC4H10 iC4H10 C6H6 C3H6O O3 NO
H2O
0% 0% 65 % 65 % 85 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
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。
项目二 空分操作
2-1 空气分离的基本原理
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主要内容
一、空分的含义 二、空气的组成及沸点 三、空分方法
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一、空分的含义
是利用物理或者化学方法将空气分离，获 得纯氧气和纯氮气及一些稀有气体的过程。
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二、空气组成及沸点
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三、空分原理
1、空气分离的方法
低温法、分子筛吸附、膜分离法 三
种类型。
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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,首先冷凝氧组分.此过程一直 进行到气、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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（4）冷箱前端净化
空气经除尘、压缩、水冷后，水分、CO2及烃类物质还 存留在其中，为了保证冷箱内设备不受堵塞并消除爆炸 危险，现在直接利用分子筛吸附法，可以使各种有害气 体杂质清除干净。
分子筛
分子筛即人工沸石，为强极性吸附剂，对极性分子有很大的亲 和力，并且其热稳定性和化学稳定性高。分子筛具有微孔尺寸大 小一致的特点，凡被处理的流体分子若大于其微孔尺寸的都不能 进入微孔，起到筛分作用，所以被称为分子筛。
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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.多次的重复上述过程, 气相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度也 能不断的增加.这样经过多次的蒸发与冷凝 就能完成整个精馏过程,从而将空气中的氧 和氮分离开来.
另外也可用8%~10%的氢氧化钠溶液洗涤空气中的 二氧化碳。
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（3）碳氢化合物的脱除
碳氢化合物特别是乙炔进入空分装置并积累到一定程度时易 造成爆炸事故，因此必须脱除。各种烃类在液氧中爆炸敏感 性顺序为：乙炔>丙烯>丁烯>丁烷>丙烷>甲烷。清除空气中 的乙炔采用吸附法。在低温下，乙炔呈固体微粒状浮在液体 空气和液体氧中，当通过装有硅胶的吸附器时，乙炔被硅胶 吸附脱除。
0% 0% 50 % 50 % 70 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %
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分子筛——硅酸盐
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分子筛
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分子筛的吸附顺序
。
CH4 C2H6 C3H8 N2O C2H4
CO2 C2H2 C3H6 nC4H10 iC4H10 C6H6 C3H6O O3 NO
H2O
甲烷 乙烷 丙烷 一氧化二氮 乙烯 二氧化碳 乙炔 丙烯 正丁烷 异丁烷 苯 丙酮 臭氧 一氧化氮 水
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2、空分基本原理
空气分离的基本原理，就是低温精馏原理。 利用空气中氧、氮沸点的不同，经膨胀机 制冷而获得的液空，在精馏塔中经过多次 部分蒸发和部分冷凝，而将各组份分离开 来，获得合格氧氮产品的过程。
当空气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,首先冷凝氧 组分.这过程一直进行到气相和液相的温度 相等为止,也即气、液处于平衡状态。
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3、液化精馏工艺流程分为空气的净化、空 气的液化、空气的分离三个工序。
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2-2 空气分离的工艺流程
一、空气的净化 1、机械杂质的脱除
空气中灰尘的处理大多以过滤为主，并辅 以惯性和离心式来处理，大中型空分均使 用无油干式除尘器。目前国内外空分装置 使用的气体过滤器有:
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惯性除尘器---初步除尘
弯管型
百叶窗型
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多层隔 板塔pp型t课件
电动卷帘式干带过滤器---初步除尘
13Biblioteka ppt课件脉冲纸筒式过滤单元
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（1）水分及CO2的脱除
脱除CO2、水蒸气一般用吸附法和冻结法。
吸附法是空气通过装有分子筛或硅胶的吸附器，二氧化碳和 水蒸气被吸附，达到清除的目的； 冻结法是在低温下，水分和二氧化碳以固态形式冻结，在切 换式换热器的通道内而被除去。经过一段时间后，自动将通 道切换，让干燥的返流气通过该通道，使前一段时间冻结的 二氧化碳和水蒸气在该气流中蒸发、升华而被带出装置。