空分培训教材
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空分制氮基本原理编写：审核：批准：目录一、空气分离的方法 (2)二、空气的组成 (3)三、空气分离制氮的基本原理 (3)四、空分流程的发展技术 (3)五、本装置空分流程特点 (11)六、本装置简介 (11)七、主要设备介绍 (4)八、空分主要技术性能指标 (12)九、空分工艺流程 (12)一、空气分离的方法空分的含义：简单说就是利用物理或者化学方法将将空气混合物各组进行分开，获得高纯氧气和高纯氮气以及一些稀有气体的过程。
1.深冷法（也称低温法）将混合物空气通过压缩、膨胀和降温，直至空气液化，然后利用氧、氮汽化温度（沸点）的不同（在标准大气压下，氧的沸点为﹣183℃；氮的沸点为﹣196℃），沸点低的氮相对于氧要容易汽化这个特性，在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触，低沸点组分氮较多的蒸发，高沸点组分氧较多的冷凝的原理，使上升蒸气氮含量不断提高，下流液体中的氧含量不断增大，从而实现氧、氮的分离。
要将空气液化，需将空气冷却到﹣173℃以下的温度，这种制冷叫深度冷冻（深冷）；而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。
3.膜分离法利用一些有机聚合膜的潜在选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧气穿过膜的速度比氮快的多的特点，实现氧、氮的分离。
这种分离方法得到的产品纯度不高，规模也较小，目前只适用于生产富氧产品。
二、空气的组成空气是由多种气体组成的，各组分气体的体积分数大约是：氮气78%，氧气21%，氦、氖、氩等稀有气体0.94%，二氧化碳0.03 %，其他气体和杂质0.03%。
三、空气分离制氮的基本原理空气分离的基本原理就是利用低温精馏法将空气冷凝成液体(空气冷凝温度-173℃)，然后按各组分蒸发温度的不同将空气分离制取氮气。
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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。
空分工艺培训教程
空分工艺培训教程一、空分工艺的基本原理空分工艺是通过分子筛、冷凝器、填料板塔等装置，将空气中的氮气、氧气和其他气体分离并提纯的一种技术。
它是利用不同气体的沸点差异，通过加压和降温的方式将气体进行分离和提纯。
这一技术主要由压缩、冷却、膜分离和吸附等工艺步骤组成。
二、空分工艺的主要设备1. 压缩机：将空气进行压缩，提高气体的密度和压力，为后续的分离工艺提供条件。
2. 冷凝器：通过降温，将气体中的水蒸汽和其他杂质冷凝成液体，从而实现气体的提纯。
3. 分子筛：利用分子筛的微孔结构，根据气体分子的大小和极性进行分离，达到分离氮气和氧气的目的。
4. 塔设备：填料板塔或者填料塔是利用填料的表面积，通过空气在填料层的冲刷和液体的覆盖，实现气体的分离和提纯。
三、空分工艺的操作步骤1. 空气的压缩：将空气通过压缩机进行压缩，提高气体的密度和压力。
2. 冷凝分离：将压缩后的气体通过冷凝器进行降温，将其中的水蒸汽和其他杂质冷凝成液体。
3. 分子筛分离：利用分子筛的微孔结构，将氮气和氧气根据其分子大小和极性进行分离。
4. 塔设备分离：通过填料板塔或者填料塔的工作原理，将氮气和氧气进一步分离和提纯。
四、空分工艺的应用领域空分工艺广泛应用于石油、化工、医药等领域，主要用于工业气体的制备和提纯。
例如，空分工艺可以生产高纯度氧气和氮气，用于钢铁冶炼、化工生产以及医疗设备等领域。
此外，空分工艺还可以生产氩气、氦气等稀有气体，用于激光切割、气体焊接等高端应用。
五、空分工艺的优缺点1. 优点：空分工艺可以实现气体的高效分离和提纯，生产出高纯度的工业气体，广泛应用于各个领域。
同时，空分工艺还可以回收和利用废气，有效减少对环境的污染。
2. 缺点：空分工艺的设备投资和能耗较高，需要耗费大量的能源和材料。
同时，空分工艺的操作复杂，需要高水平的技术人员进行操作和维护。
六、空分工艺的发展趋势随着工业化和科技的不断发展，空分工艺也在不断进行改进和创新。
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空分培训教材第一节概述空气是一种取之不尽的天然资源，它由具有丰富用途的氧气、氮气、氩气等气体组成。
这些气体在空气中是均匀地相互混合在一起的，要将他们分离开来是比较困难的，为此近百年来，随着工业技术的发展，对空气的分离形成了三种技术方法：吸附法、膜分离法及低温法。
吸附法是一种利用分子筛对不同分子的选择吸附性能来达到最终分离目的的技术，该技术流程简单，操作方便，运行成本低，但获得高纯度产品较为困难，而且装置容量有限，所以该技术有其局限的应用范围。
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。
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。
第二节空气的性质及分离原理一、空气的一般性质空气是一种混合物,除含有其固定的氧、氮、氦、氖、氩、氪、氙、氡组份外，还含有水蒸气、二氧化碳、乙炔以及少量机械杂质，其组成如表1所示，各组分气体的物化参数如表2所示:二、空气分离的基本原理空气压缩、空气净化、换热、制冷与精馏是空分的五个主要环节。
现以此来做理论介绍：表2 几种气体的基本物化常数1.制冷空气是在－170℃以下的精馏塔中进行分离的，所以说通过制冷，获得所需的低温并维持这个环境,是空气分离的基本前提条件。
制冷的方法有两种:节流与膨胀。
为了直观地描述这两种热力学过程，先引入温—熵图。
(1).温熵图（T---S图）温熵图是以温度为纵坐标，熵为横坐标的热力学函数图。
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20世纪中叶
21世纪初
随着钢铁、化工等行业的快速发展，空分 技术得到了广泛应用，并逐渐形成了规模 化、专业化的产业。
随着能源和环境问题的日益严重，空分技 术开始向高效、节能、环保的方向发展， 成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
02
空分技术的基本原理
空气的组成与性质
空气的组成
空气主要由氮气、氧气、氩气、二氧 化碳等气体组成，其中氮气约占78% ，氧气约占21%，其他气体如氩气、 二氧化碳等含量较低。
操作人员培训
对操作人员进行专业培训 ，熟悉和掌握空分设备的 结构、性能及操作流程。
操作过程监督
在操作过程中，加强监督 和检查，确保操作人员严 格按照操作规程进行作业 。
空分设备的事故预防措施
设备维护保养
定期对空分设备进行维护保养， 保持设备良好的运行状态。
安全附件管理
对空分设备的安全附件进行定期检 查和维护，确保其灵敏可靠。
空气的性质
空气是一种混合气体，具有可压缩性 、粘性和传热性等物理性质。在一定 的压力和温度下，空气的密度、比热 容、粘度等参数会发生变化。
空气分离的原理
01 02
低温分离法
通过将空气冷却到低温（-196℃以下），使氧气、氮气等气体从液态中 分离出来。这种方法分离效果好，但需要使用大量的制冷剂，且需要严 格控制温度和压力等条件。
安全注意事项
严格遵守安全操作规程， 确保人员和设备安全。
04
空分技术的应用实例
工业气体分离与提纯
工业气体分离与提纯是空分技术最广泛的应用领域之一。通 过空气分离装置，可以分离出氮气、氧气、氩气等工业气体 ，以及液态氧、液态氮等高纯度气体。这些气体在钢铁、化 工、航空航天等领域中有着广泛的应用。
2024版空分培训课件
•引言•空分技术概述•空分设备介绍目录•空分工艺流程详解•空分操作实践与技巧•安全生产与环境保护要求•总结与展望01引言提升员工技能保障生产安全促进企业发展030201培训目的和意义培训内容和方式培训内容培训方式预期效果员工技能提升生产安全保障企业人才储备02空分技术概述空分技术定义与原理定义原理空分技术的原理主要是基于空气中氧气、氮气等组分的沸点不同，通过压缩、冷却、液化、精馏等步骤，实现各组分的分离和提纯。
空分技术发展历程初始阶段早期的空分技术主要依赖于低温精馏法，设备庞大且能耗较高。
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。
现阶段目前，空分技术已经广泛应用于工业、医疗、环保等领域，成为现代工业不可或缺的一部分。
空分技术应用领域工业领域01医疗领域02环保领域0303空分设备介绍设备组成及功能01020304空压机预冷系统分子筛吸附器精馏塔启动精馏塔在确认分子筛吸附器正常工作后，启动精馏塔进行空气分离。
按照设定的程序启动分子筛吸附器，确保其正常工作。
启动预冷系统开启预冷系统相关阀门，启动冷却水泵和冷冻机，对原料空气进行预冷处理。
开机前检查检查设备各部件是否完好，润滑油、冷却水等是否充足，确启动空压机设备操作流程设备维护与保养定期检查润滑油更换清洗过滤器校验仪表04空分工艺流程详解原料选择与预处理预处理步骤原料种类包括压缩、冷却、过滤和去除水分等，以确保原料空气的质量。
设备选用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。
分离原理利用空气中各组分沸点的差异，通过精馏方法实现分离。
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。
空气分离原理及方法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。
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空气分离过程基本原理及概述
三、空分装置主要设备事故概述： 1、分子筛纯化器 （1）分子筛带水事故。分子筛纯化器内部吸附剂（由下至上依 次布置）由惰性氧化铝、活性氧化铝及分子筛组成，来自空冷 塔的空气中含有的水份为饱和水份，一旦空气中夹带游离水份 进入分子筛纯化器将造成氧化铝及分子筛失效甚至失去再生能 力，导致纯化器无法正常工作，进而影响分子筛清除CO2的效 力，导致纯化器无法正常工作，进而影响分子筛清除CO2的效 果，一旦进入分离装置的空气中CO2及水份含量超标，则空气 果，一旦进入分离装置的空气中CO2及水份含量超标，则空气 中的这些有害物质在低温环境下在换热器通道及精馏塔内积聚 造成空分装置无法正常运行，甚至出现低温设备报废的事故发 生，故需要坚决避免分子筛带水事故的发生。另外，分子筛再 生气加热器加热介质为蒸汽，一旦换热器列管泄漏，也将造成 分子筛纯化器失效。故运行人员必须对出加热器的再生气中微 量水份含量做好监控，避免出现设备事故。注意 量水份含量做好监控，避免出现设备事故。注意：氧化铝只是 注意： 可以吸附空气中少量饱和水份。 可以吸附空气中少量饱和水份。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
空气分离过程基本原理及概述
（2）、装置正常运行阶段，由于外界的热量传入分离装 置（冷箱）及换热器的热量不完全回收带来的冷损，需要 补充一定冷量，而膨胀机产生的冷量可以将这些冷损补偿， 从而维持分离装置低温状态下工作所需要的特定环境。 3、换热单元：利用来自精馏塔的低温物料将原料空气冷 却至饱和温度后送至精馏系统进行分离，同时来自精馏系 统的低温物料经过换热器复热后将冷量回收。 4、精馏单元：根据液态空气中各组分沸点的差异，将空 气多次部分蒸发、多次部分冷凝，从而将空气分离成氧、 氮、氩等不同组分。
空分装置主要设备
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江苏灵谷化工有限公司目录1 空分发展历史2 装置概述3 基本原理和过程4 流程概述5 预冷系统6 纯化系统7 制冷原理8 膨胀机9 液体泵10 单元部机11 安全规程12 流程图13 重要操作数据14 储存第一节空分发展历史1.1 空气分离的方法空分----空气分离的简称，空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在，均匀的混合在一起，要将它们分开比较困难，空气分离的方法主要有三种。
一吸附法-------让空气通过充填有某种多孔性物质[分子筛吸附剂]，利用吸附剂对不同的气体分子具有选择性吸附的特点从而得到所需要的纯度较高的气体。
由于吸附的容量有限，分子筛吸附气体达到饱和时，就没有吸附能力了，需要将吸附的介质解析出来，解析的过程叫再生，由于一般情况下，高压，低温有利于吸附，高温低压有利于解析，因此再生可采用加热提高温度的方法TSA，或采用降低压力的方法PSA。
由于吸附法分离空气存在吸附和解析两个物理过程，要想连续供气就必须设置两个或两个以上的吸附器。
吸附法分离空气流程简单，操作方便，运行成本低，但获得高纯度产品较为困难，产品氧纯度在93%左右，并且只适用于不大的空分。
二膜分离法------利用一些有机聚合膜的渗透选择性，氧氮通过膜的速度不同，从而实现氧氮分离。
这种方法装置简单，操作方便，启动快投资少，但产品纯度低，产量小。
三深冷法深冷法主要是先将空气净化，除去工艺过程有害气体，再将其液化，通过空气的沸点不同，利用精馏过程将其分开。
目前，在空气分离行业占主导地位的装置还是深冷法，这主要是因为深冷法与其它两种方法相比，具有纯度高，产量范围宽，产品多样。
但是与其他两种方法相比，流程长，设备结构复杂，能耗高。
纯度高------氧气纯度可达到99.6%以上，氮气纯度可达到99.999%以上。
这是其它两种方法所达不到的。
吸附法氧气纯度可达到93%，膜分离可达到45%.产量范围宽------产量可从几十立方每小时到十几万立方。
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第一章空气的性质与分离的基本原理第一节空气分离设备术语在学习空分设备基本知识之前，我们先来了解空分设备上使用的一些术语。
一、空气分离设备术语基本术语1、空气存在于地球表面的气体混合物。
接近于地面的空气在标准状态下的密度为1.29kg/m3。
主要成分是氧、氮和氩；以体积含量计，氧约占20.95%，氮约占78.09%，氩约占0.932%，此外还含有微量的氢及氖、氦、氪、氙等稀有气体。
根据地区条件不同，还含有不定量的二氧化碳、水蒸气及乙炔等碳氢化合物。
2、加工空气指用来分离气体和制取液体的原料气。
3、氧气分子式O2，分子量31.9988（按1979年国际原子量），无色、无臭的气体。
在标准状态下的密度为1.429kg/m3，熔点为54.75K,在101.325kPa压力下的沸点为90.17K。
化学性质极活泼，是强氧化剂。
不能燃烧，能助燃。
4、工业用工艺氧用空气分离设备制取的工业用工艺氧，其含氧量（体积比）一般小于98%。
5、工业用气态氧用空气分离设备制取的工业用气态氧，其氧含量（体积比）大于或等于99.2%。
6、高纯氧用空气分离设备制取的氧气，其氧含量（体积比）大于或等于99.995%。
7、氮气分子式N2，分子量28.0134（按1979年国际原子量），无色、无臭、的惰性气体。
在标准状态下的密度为1.251kg/m3,熔点为63.29K,在101.325kPa压力下的沸点为77.35K。
化学性质不活泼，不能燃烧，是一种窒息性气体。
8、工业用气态氮用空气分离设备制取的工业用气态氮，其氮含量（体积比）大于或等于98.5%。
9、纯氮用空气分离设备制取的氮气，其氮含蓄量（体积比）大于或等于99.995%。
10、高纯氮用空气分离设备制取的氮气，其氮含蓄量（体积比）大于或等于99.9995%。
11、液氧（液态氧）液体状态的氧，为天蓝色、透明、易流动的液体。
在101.325kPa压力下的沸点为90.17K，密度为1140kg/m3。
空分装置培训课件
制作单位：生产技术部
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目
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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
1
一、概述
2
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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增压空气压缩机
型式： 整体齿轮式 进入空气增压机的空气经增压机 第一段增压后分为两股：一股直接出 增压机，经后冷却器冷却后进入膨胀 机的增压风机中增压，然后被冷却器 冷却至常温后进入高压板式换热器， 再从高压板式换热器中部抽出进入膨 胀机去膨胀。膨胀后的空气直接送入 下塔。另一股空气在增压机的第二段 继续增压并经后冷却器冷却至常温后 进入高压板式换热器，与高压液氧及 返流污氮气进行换热。这部分高压空 气从换热器底部抽出经节流进入下塔。
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。
• 3、膜分离法：
21
3、预冷系统
• 空气冷却塔 • 作用：把空压机出来的 高温气体（<116℃）冷 却到17℃ • 结构：填料塔 • 使用方式：空气从空冷 塔下部进入，在填料表 面与自上而下流过的冷 却水和常温水进行热质 交换，使空气冷却并洗 除空气中的一些有害杂 质，冷却水来自水冷塔。
空分操作基础知识培训1
编写： 编写：贺智林
一、空分装置： 空分装置：
采用低温精馏法从空气中将氧、氮、氩等气体分离出来的装置； 采用低温精馏法从空气中将氧、 氩等气体分离出来的装置；
二、氧、氮、氩在国民经济产业链中的用途： 氩在国民经济产业链中的用途：
氧气在冶金工业中的作用——节能 氧气在冶金工业中的作用——节能 提高产量和质量 环保
电炉用氧： 电炉用氧：可以加速炉料的融化 杂质的氧化 提高产量和质量 电炉吹 1m3标态氧节电 1m3标态氧节电5-10kw.h 标态氧节电5 转炉炼钢法（LD法）：吹入高纯氧 与碳、 转炉炼钢法（LD法）：吹入高纯氧，与碳、磷、硫、硅等元素发生氧化反应， 吹入高纯氧， 硅等元素发生氧化反应， 降低钢的含碳量，清除了磷、 硅等杂质， 降低钢的含碳量，清除了磷、硫、硅等杂质，利用反应热来维持冶炼过程所 需要的温度； 冶炼时间短，产量高；吨钢耗氧：50-60m3； 需要的温度； 冶炼时间短，产量高；吨钢耗氧：50-60m3 高炉富氧鼓风：可显著降低焦比，提高产量；富氧浓度24-25%； 高炉富氧鼓风：可显著降低焦比，提高产量；富氧浓度24-25%； 炼铁采用还原法（COREX）新工艺取代高炉炼铁，单位投资可降低20%， 炼铁采用还原法（COREX）新工艺取代高炉炼铁，单位投资可降低20%，成 本下降20-25%，不需要焦炭，废水废气排放减少，利于环境保护； 本下降20-25%，不需要焦炭，废水废气排放减少，利于环境保护； 吨铁耗 550-650m3； 氧：550-650m3； 有色冶金为节能增产，发展自热冶炼，综合利用和保护环境， 有色冶金为节能增产，发展自热冶炼，综合利用和保护环境，正在推广氧气 为节能增产 冶炼法； 冶炼法；
绝对压力：容器内气体对容器壁的实际压力； 绝对压力：容器内气体对容器壁的实际压力； 表压力：容器内气体实际压力高于大气压力的值； 表压力：容器内气体实际压力高于大气压力的值； 真空度：容器内气体实际压力低于大气压力的差值； 真空度：容器内气体实际压力低于大气压力的差值； 换算： 换算：P绝= P表+ P大气 P绝= P大气-P真空度 P表 P大气 P大气 大气实际计算均用绝对压力； 实际计算均用绝对压力； 质量体积： 质量体积： 质量体积——单位质量的气体所具有的容积； 质量体积——单位质量的气体所具有的容积； ——单位质量的气体所具有的容积 单位： 单位：m3/kg; 用“v”表示； v”表示； 表示 仪表显示均为表压， 仪表显示均为表压，
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VS
高科技领域
空分技术将应用于高科技领域，如电子、 半导体、航空航天等，满足高端产品的气 体需求。
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定期对设备进行维护 和保养，确保设备的 正常运行和延长使用 寿命。
03
空分技术的性能指标与影响因 素
空分技术的性能指标
01
02
03
04
分离效率
衡量空分设备分离空气组分的 能力，通常以氧氮分离系数、
氩提取率等指标表示。
运行稳定性
设备在长期运行过程中的稳定 性和可靠性，包括设备故障率
、维护周期等。
能耗
应急措施
应制定应急预案，配备相 应的应急设备和人员，以 便在发生事故时能够及时 处理。
空分技术的环保要求
减少能源消耗
空分设备应采用高效节能 技术，降低能源消耗，减 少对环境的影响。
减少排放
空分设备在运行过程中应 减少废气、废水和固体废 物的排放，符合环保标准 。
噪声控制
空分设备应采取有效的噪 声控制措施，降低对周围 环境的影响。
05
空分技术的应用案例与前景展 望
工业气体分离
空气分离
利用低温精馏法从空气中分离出氧气、氮气等气体，用于化工、钢铁、电子等 领域。
工业尾气回收
对工业生产过程中产生的尾气进行回收处理，提取其中的有用成分，实现资源 化利用。
医疗气体供应
氧气供应
为医院、家庭等提供高品质的医用氧气，满足医疗需求。
氮气供应
空分技术的应用领域
工业领域
医疗领域
空分技术在钢铁、化工、电子、机械制造 等领域有着广泛的应用，为工业生产提供 所需的氧气、氮气等气体。
高纯度氧气在医疗领域有着重要的应用， 如呼吸治疗、手术等。
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
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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
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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。
空分培训教材
空分培训教材绪论⼀、空⽓分离的⼏种⽅法1、低温法（经典，传统的空⽓分离⽅法）压缩膨胀低温法的核⼼2、吸附法：利⽤固体吸附剂（分⼦筛、活性炭、硅胶、铝胶）对⽓体混合物中某些特定的组分吸附能⼒的差异进⾏的⼀种分离⽅法。
特点：投资省、上马快、⽣产能⼒低、纯度低（93%左右）、切换周期短、对阀的要求或寿命影响⼤。
3、膜分离法：利⽤有机聚合膜对⽓体混合物的渗透选择性。
2O 穿透膜的速度⽐2N 快约4-5倍，但这种分离⽅法⽣产能⼒更低，纯度低（氧⽓纯度约25%~35%）⼆、学习的基本内容1、低温技术的热⼒学基础——⼯程热⼒学：主要有热⼒学第⼀、第⼆定律；传热学：以蒸发、沸腾、冷凝机理为主；流体⼒学：伯努利⽅程、连续性⽅程；2、获得低温的⽅法绝热节流相变制冷等熵膨胀3、溶液的热⼒学基础拉乌尔定律、康诺⽡罗夫定律（1、2 ，空分的核⼼、精馏的核⼼） 4、低温⼯质的⼀些性质：（空⽓、O 、N 、Ar ）5、液化循环（⼀次节流、克劳特、法兰德、卡⽪查循环等）6、⽓体分离（结合设备）三、空分的应⽤领域1、钢铁：还原法炼铁或熔融法炼铁（喷煤富氧⿎风技术）；2、煤⽓化：城市能源供应的趋势、煤⽓化能源联合发电；3、化⼯：⼤化肥、⼤化⼯企业，电⼯、玻璃⾏业作保护⽓；4、造纸：漂⽩剂；5、国防⼯业：氢氧发动机、⽕箭燃料；6、机械⼯业；四、空分的发展趋势○现代⼯业——⼤型、超⼤型规模；○⼤化⼯——煤带油：以煤为原料⽣产甲醇；○污⽔处理：富氧曝⽓；○⼆次采油；第⼀章空分⼯艺流程的组成⼀、⼯艺流程的组织我国从1953年，在哈氧第⼀台制氧机，⽬前出现的全低压制氧机，这期间经历了⼏代变⾰：第⼀代：⾼低压循环，氨预冷，氮⽓透平膨胀，吸收法除杂质；第⼆代：⽯头蓄冷除杂质，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；○全低压⼯艺流程：只⽣产⽓体产品，基本上不产液体产品；○内压缩流程：化⼯类：5~8MPa ：临界状态以上，超临界；钢铁类：3.0 MPa ，临界状态以下；⼆、各部分的功⽤净化系统压缩冷却纯化分馏（制冷系统，换热系统，精馏系统）液体：贮存及汽化系统；⽓体：压送系统；○净化系统：除尘过滤，去除灰尘和机械杂质；○压缩⽓体：对⽓体作功，提⾼能量、具备制冷能⼒；（热⼒学第⼆定律）○预冷：对⽓体预冷，降低能耗，提⾼经济性有预冷的⼀次节流循环⽐⽆预冷的⼀次节流循环经济，增加了制冷循环，减轻了换热器的⼯作负担，使产品的冷量得到充分的利⽤；○纯化：防爆、提纯；吸附能⼒及吸附顺序为：2222CO H C O H >>；○精馏：空⽓分离换热系统：实现能量传递，提⾼经济性，低温操作条件；制冷系统：①维持冷量平衡②液化空⽓膨胀机 h W ?+ ⽅法节流阀h ?膨胀机制冷量效率⾼：膨胀功W ；冷损：跑冷损失 Q1 复热不⾜冷损 Q2 ⽣产液体产品带⾛的冷量Q3321Q Q Q Q ++≥第⼀节净化系统⼀、除尘⽅法：1、惯性⼒除尘：⽓流进⾏剧烈的⽅向改变，借助尘粒本⾝的惯性作⽤分离；2、过滤除尘：空分中最常⽤的⽅法；3、离⼼⼒除尘：旋转机械上产⽣离⼼⼒；4、洗涤除尘：5、电除尘：⼆、空分设备对除尘的要求对0.1m µ以下的粒⼦不作太多要求，因过滤⽹眼太⼩，阻⼒⼤；对0.1m µ以上的粒⼦要100%的除去；三、过滤除尘的两种过滤⽅式1、内部过滤：松散的滤料装在框架上，尘粒在过滤层内部被捕集；2、表⾯过滤：⽤滤布或滤纸等较薄的滤料，将尘粒黏附在表⾯上的尘粒层作为过滤层，进⾏尘粒的捕集；⾃洁式过滤器：1m µ以上99.9%以上；阻⼒⼤于1.5KPa 。
2024版年度空分培训课件教材
保持设备清洁，及时清 理灰尘、油污等杂物。
设备异常处理措施
01
02
03
04
发现设备异常情况，立即采取 措施停机检查。
对于设备故障，应及时通知专 业维修人员进行维修。
对于设备事故，应按照应急预 案进行处理，防止事故扩大。
详细记录设备异常情况、处理 措施及效果，为后续工作提供
参考。
2024/2/3
空气压缩机 空气预冷系统 分子筛纯化系统
精馏塔
2024/2/3
用于将原料空气压缩至所需压力， 是空分设备的动力来源。
利用分子筛的吸附性能，除去空 气中的水分、二氧化碳等杂质。
10
操作参数及影响因素
操作参数
包括原料空气流量、压力、温度、产品纯度等，这 些参数直接影响空分设备的运行效果和产品质量。
影响因素
29
培训效果反馈机制建立
学员反馈
通过问卷调查、座谈会等方式收集学员对培训的 意见和建议。
教师评估
对教师的教学质量进行评估，以便及时调整教学 策略。
企业反馈
与企业保持沟通，了解学员在实际工作中的表现， 评估培训效果。
2024/2/3
30
持续改进方向和目标
01
完善课程体系
根据学员反馈和企业 需求，不断完善空分 培训课程体系。
2024/2/3
生产过程监控
对生产过程中的关键参数 进行实时监控，如温度、 压力、流量等，确保生产 过程处于受控状态。
产品抽样检测
定期对产品进行抽样检测， 及时发现并处理潜在的质 量问题。
19
不合格产品处理流程
隔离存放
对不合格产品进行隔离存放，避 免与合格产品混淆。
处理措施
空分培训-1
理想气体的基本定律
3）当气体的比容 不变时，气体的压力与绝对温度成正比。即： P1/T1=P2/T2=„„=P/T=常数 式中：P1、T1：表示气体在状态t的绝对压力和绝对温度； P2、T2：表示气体在状态2的绝对压力和绝对温度； P、T表示气体在任意状态的绝对压力和绝对温度。
等容过程
等容过程中，气体的比容不变。△ν =0, ν =ν 1=ν 2=常数。根据Pν =RT，
则P/T=常数，即P1／T1=P2／T2。 w=0,q=△u+w=△u=cV△t
第一章 热工基础
第三节 理想气体的热力过程
等压过程
气体的压力保持不变dp=0；P=P1=P2=P常数。根据pν =RT，则ν /T=常数， 即ν 1/T1=ν 2/T2 膨胀功：W=pd V =P（ν 2-ν 1)=R（T2-T1） 热量：q=Cp(T2-T1)
第一章 热工基础
第三节 理想气体的热力过程
理想的气体单级压缩
气体在压缩过程中所需要的功是压缩功，为引进、引出功的代数和，PV图中的面积01230表示压缩机上所消耗的机械功Wm，它是区分压缩机工作性 能是否优劣的主要标志。 改进压缩机工作的主要方向应放在减少过程指数m上使之更趋近于等温过 程。
第一章 热工基础
第三节 理想气体的热力过程
理想的气体多级压缩
P2 m Wm P ) 1v1 [1 ( m 1 P 1
m1 m
]
Wm取决于过程的性质（即m值）和增压比n（P2/P1），7—l为低压缸吸气；1 一2为低压缸压缩；2—3为中间冷却；3一4为高压缸压缩；4—5为高压缸排 气。两级压缩消耗的功为P一ν 图上面积，面积71267十面积63456。另外， 假如为本级压缩至P3时（初压仍为P1），则消耗的功为P一ν 图上的面积718 57。两者相比较，后者就多了面积28432．因此从省功来看，分级压缩比单 级压缩具有明显的优势。此外，从降低终了的出口温度看T8>T4也是如此。
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空分培训教材一、工艺流程：原料空气由吸入箱吸入，经自洁式空气过滤器AF去除灰尘和机械杂质，在离心式空压机中被压缩至0.52Mpa、100℃左右，压缩空气经空气冷却塔洗涤冷却至6～10℃，然后进入自动切换使用的分子筛吸附器，以清除H20、C02、C2H2和CmHn，出分子筛的空气为≤24℃分为三路：一路进入分馏塔中，空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度(-173℃)，并有少量气体液化，这些气液混合物一起进入下塔。
另一路空气(5000m3/h)作为膨胀气体，去增压膨胀机增压后再进入主换热器与返流气体换热。
这部分空气被冷却至-120℃左右，从主换热器中抽出，部份与未抽出的在主换热冷端引出的-173℃，气体汇合后去膨胀机，膨胀后的空气进入上塔中部。
第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气。
在下塔，空气被初步分离成氮和富氧液空，在塔顶获得99.99％的气氮，除少量被引出塔外作为压力氮外，大部份进入主冷与液氧换热冷凝成液氮，部分液氮回下塔作为下塔的回流液。
另一部分液氮，经过冷器过冷节流后进入上塔顶部，作为上塔回流液，下塔釜液36％02的液空，经过冷器过冷节流后进入上塔中部参加精馏。
不同状态的三股流体进入上塔经再分离后，在上塔顶部得到纯度为99.99％的氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔。
上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮气加热而蒸发，其中12000m3/h、纯度99.6％的氧气，经主换热器复热后出分馏塔，其余部分作为上升蒸气参加精馏；在上塔上部把污氮抽出，经主换热器复热引出分馏塔。
从主冷引出(折合气200m3/h)液氧作为产品液氧送用户。
从分馏塔出来的污氮，一部分去纯化系统，再生分子筛，其余去水冷塔升温、增湿后放空。
合格的氮气出分馏塔后，送入用户氮气压缩机，压缩送出，其余部份去预冷系统的水冷却塔，升温、增湿后放空。
合格的氧气出分馏塔后，氧压机压缩送出。
下塔出来的压力氮出分馏塔后，送往氧透作密封气。
二、正常生产时的主要控制参数1.温度控制TIA-1104空气冷却塔空气出口温度6℃高值报警值12℃TIA-1103冷冻水进空冷塔温度15℃高值报警17℃TICA-1209再生气出电加热器温度<200℃高值报警200℃、低值报警150℃、350℃联锁停电；TICA-1209污氮出蒸汽加热器高值报警温度200℃TIA-1206 蒸汽进蒸汽加热器温度230℃高报235℃低报220℃TI-102氧气出分馏塔温度21℃空气进冷箱温度23℃TI-103氮气出分馏塔温度21℃增压空气进冷箱温度24℃TI-101—4污氮气出分馏塔温度15℃～22℃TI-4主换热器中部膨胀空气温度-109℃TI-3主换热器底部膨胀空气温度-168℃空气进空冷塔温度110℃，高值报警值115℃凉水塔水进冷却泵温度32℃空气进下塔温度-173℃2.压力控制空压机出口压力：0.52Mpa，PIAS-1102空气出AC，压力正常值0.50MPa ≤0.45Mpa报警，≤O.40Mpa水泵停车PI-103氮气出冷箱压力0.012MPa=12KPa 空气进冷箱压力0.638MPaPI-102氧气出冷箱压力0.080MPa=80KPa 污氮气出水冷塔压力11 KPaPIA-2001 仪表空气压力0.5～0.6 MPa膨胀机前压力0.665MPa=665KPA 膨胀机后压力0.04MPa=.40KPaPI-1下塔压力0.45MPa PIA-2上塔下部压力45KPaPIA-4上塔压力40KPa3.阻力控制PdI-1下塔阻力16KPaPdI-2上塔下部阻力2.8KPaPdI-3上塔上部阻力1.8KPa4.液面控制(单位：rain)4.1 LICS-1101空气冷却塔塔(AC-1101)液面调节正常1600mm报警低值1000mm 高值报警2000mm大于2200mm常温水泵、冷冻水泵连锁跳车。
4.2 LIC-1103水冷却塔(WC-1 101)液面调节正常1400mm报警低值800mm 高值报警2000mm4.3 LIC-1下塔液空液面控制正常800 低报400mm 高报1200mm4.4 LI-2主冷液氧液面正常2800mm 低报2500mm 高报3500mm4.5 LICA-1106空冷塔中部液位高值报警500mm5.流量控制5.1 FI-1101进空气冷却塔冷却水流量正常流量230t/h高值250t/h低值190t/h5.2 FI-1102进空气冷却塔冷冻水流量正常流量58t/h高值70t/h低值36t/h5.3 FRQ-101空气流量35000m3/h5.4 FICS-1231再生气量9000m3/h5.5 FRQI-105产品氧气流量6000m3/h5.6 FI-1膨胀空气流量进上塔2000m3/h5.7 FRQ-106产品氮气流量12000m3/h6.纯度控制AIA-1203出分子筛的空气中C02含量分析正常≤1×10-6 ≥2×10-6报警02 99.6％02≤99.4％低值报警液空38％02A-7冷凝蒸发器液氧分析乙炔含量80×10-6 报警高值A-1下塔液空分析34-38％02A-3上塔氮纯度99.99％N2三、空分设备的启动操作1、启动前必须具备的条件1.1空分设备全部安装施工完毕，安装记录核实无误，系统吹除、试压、裸冷，保温材料、吸附剂填充完毕、干燥合格。
1.2空气过滤器、空压机、氮压机、氧压机、预冷系统、纯化系统，单机试车成功，符合要求，安装记录核实无误，具备单机试车条件。
1.3仪电控调试工作全部结束，符合要求，安装记录核实无误。
1.4保证水、电、气供给。
1.5操作现场畅通、安全设施齐、标志醒目，并具备必要的通讯设施。
2、设备启动前的准备该过程主要是为设备的启动和长期运转打下良好的基础，因此必须作好物质和技术上的准备。
即各岗位人员除作到应知应会，对工艺流程和安全技术应用充分的了解外，还应认真作好以下工作，以便顺利开车。
2.1检查各系统之间的连接情况是否正确。
2.2按各机组使用说明书的要求，分别检查空压机、增压膨胀机、水泵等是否正常，并作好启动准备，使各机组均处于待运行状态。
2.3检查空分装置是否完全干燥，在该区域不允许有液体水份存在，开车前关闭所有阀门。
2.4除分析仪表外，所有仪表的阀门都打开。
2.5温度记录和测量仪表都要处于通路状态，并检查联锁是否正常。
3、冷却水系统启动3.1打开冷却水进出口阀门。
3.2总冷却水供水，并检查水压。
4、检查仪表气源与分子筛吸附器自动控制系统，并投入工作。
4.1将仪表气源压力调至0.50Mpa，提供仪表气。
4.2启动除分析仪表以外的所有指示仪表。
4.3接通分子筛吸附器的程序控制器。
4.4将气动蝶阀投入空运转，检查阀门动作程序是否正常，并仔细观察阀门动作有无滞后或其它反常情况。
5、启动油路系统启动空气压缩机及透平膨胀机的油泵，并调至正常值，使润滑循环管路正常。
6、启动空气压缩机按其使用维护说明书的要求启动空压机，缓慢提高空压机排出压力约0.5MPa(G)使之运转。
7、预冷系统的冲刷和启动准备7.1检查各管件及离心水泵，检查各仪表、仪控是否正常，通知送电，作好水泵、冷冻机组启动准备。
7.2冲刷空冷塔。
全开V1166、，全开水泵WP—A(或WP—B)的进、出口阀门，暂时拆去PIAS-1102的联锁及LS-1102的联锁。
启动离心水泵WP-1101(或WP-1102)。
观察V1166之排放水，待清净时，停止离心水泵，开V3006，缓慢向空冷塔导气，再重新启动WP-A(或WP-B)，同时全开V1161、V1163、V1164，全关V1166，接通液面计LICA-1101，控制液面高度约为800mm。
然后接通PIAS-1102的联锁，全开逐渐变成半开Vl164，同时调整V1162，观察空冷塔液面及FI-1102流量变化，LICA-1102投入自动。
7.3冲刷水冷塔。
在空冷塔冲刷好，液面投入自动后，全开V1111，准备冲刷水冷塔。
接通液面计LIC-1101，使液面高1000mm，然后Vl111投入自动，观察液面是否稳定在1000mm 左右，观察排放水到清净时，关V1157。
8、启动纯化系统8.1纯化系统控制器准备就绪，程序运行至一只吸附器工作，另一只开始加温时使其处于手动全关位置。
8.2继续开闭V1227检查空气中是否夹带游离水，若有水应多吹除几次，一直到无游离水为止。
关闭V1227，开V1224；8.3对吸附器进行充压、泄压，观察切换蝶阀是否泄漏。
8.4手控开启未工作的分子筛吸附器再生流路阀门V1214(或V1213)和[I V1212(或V1211)和V1216，准备加热再生。
8.5稍开V1221进行调节，使PI-1203约为0.02MPa，V1222投入自动，使FICS-1203流量指示约为5500m3/h左右。
8.6控制电加热器再生温度180℃，并投入TICS-1205、1204。
8.7将分子筛吸附器程序控制器投入自动，从AIA-1203取样分析，直到C02含量小于1×10-6为止，再生完毕，将AIA-1203投入自动。
8.8倒换仪表气源，开V1201，待仪表气压力稳定后停外来仪表气，逐渐关闭V2003。
9、分馏塔系统的吹扫吹扫的目的是为了消除系统中任何杂质和使分馏塔系统中所有设备、阀门、管道充分干燥，要求每个吹除阀门必须吹扫至不得再出现灰尘和游离水为止，吹出气体露点在-30℃以下。
9.1缓慢打开V1221向分馏塔系统导气，先利用旁通阀导气要慢，不得使PI-1201或PI-1202有波动现象，以防吹坏分子筛吸附器床层及分馏塔塔板。
9.2按工艺流程打开下塔、主冷、上塔等设备上及管道上的吹除阀，在吹除达到要求后关闭。
在吹除时，阀门不得开启过猛。
10、分馏塔系统的冷却此阶段操作要点是必须保证空压机出口压力稳定，其操作值为0.50MPa。
当主换热器E1、E2冷端温度(TI-1)接近空气液化温度(约-173℃)时，此阶段便告结束。
l0.1 操作条件●空压机运行正常●预冷系统运行正常●纯化系统处于正常操作状态10.2 膨胀机启动前工艺流路准备●稍开产品氧放空阀V103，使放空量约为4000m3/h(FRQI-102)。
●稍开氮气放空阀V107，使氮气量达4000m3/h(FRQI-103)。
●依次渐开节流阀V1、V3。
10.3膨胀机组的启动●机组启动准备：检查油、水、气系统准备情况，向机组提供密封气，其压力按膨胀机操作说明书调整。
●全开增压机回流阀V457(或V458)。
●全开膨胀空气流路进气总阀V447，稍开V448。
●全开膨胀机出口阀V443(或444)，进口阀V445(或V446)。
●间断启闭膨胀机前吹除阀V481(或V482)，当吹除干净后关闭。