空分工艺、设备基础知识(图文示例).

空气被来自精馏后的返流产品气体和污氮气冷却到接 近液化温度，产品气体及污氮气则被复热到接近常温。
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（4）冷量的制取
为了确保和维持装置正常生产运行所需的热量平衡，
克服由于绝热跑冷、换热器复热不足及直接从冷箱中 向外排放低温液体等引起的冷量损失，需要不断地向 装置补充冷量，装置所需的补充冷量是由等温节流效 应和压缩空气在膨胀机中绝热膨胀对外做功而制取的。
料空气，在空气压缩机中被压缩到工艺流程所需的压 力，其中一部分空气在纯化后再经与膨胀机同轴异端 的匹配增压到更高压力。空气由于压缩而产生的热量 由级间冷却器中的冷却水带走。
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（2）空气中水分和二氧化碳的清除
加工空气中的水分和二氧化碳由于凝固点较高，在进
入空分装置低温设备后将会形成冰和干冰，堵塞低温 设备的通道，而影响空分装置的正常工作。为此需要 利用分子筛纯化器预先把空气中的水分和二氧化碳清 除掉。进入分子筛纯化器的空气温度约为8℃，出纯化 器的空气温度由于分子筛吸附而产生的吸附热约上升 到14℃左右。
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节流阀
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膨胀机在空分装置中的作用就是在空分启动阶段制取
液化空气和建立正常工况所需要的冷量，正常生产中 补偿装置在运行中的各种冷损，保证生产正常连续进 行。 对一般空分装置而言，加工每1kg空气需冷量2kcal.
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（5）空气的液化
空气的液化是进行氧、氮分离的首要条件，空气在主
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固体吸附剂吸附原理
吸附：当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多
个组分在固体表面处产生积蓄, 此现象称为吸附。吸附 过程是非均相过程，一相为流体混合物，另一相为固 体吸附剂。
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吸附是由于吸附力的存在而产生的, 吸附力是分子间的
作用力, 它与气体分子、吸附剂分子的本身性质有关。 分子筛有晶格筛分的特性, 气体分子的平均直径必须小 于其微孔的直径, 才能抵达吸附表面。利用这种筛分的 特性, 可有效分离气体混合物。当吸附剂吸附饱和后, 就要在低压高温条件下进行再生。再生越完全, 再工作 时吸附效果就越好。
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空气的分离：
分离空气制取氧气、氮气的基本方Hale Waihona Puke Baidu是在给定压力下
使氧氮混合液在不同温度下达到平衡状态，以提高气 相的氮浓度、液相中的氧浓度，当给定压力越低时， 气相中氮浓度越高，液相中氧浓度越高。
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空气精馏
空气的精馏是利用组成空气的各种组分具有不同的挥
发性，即在同一温度下各种组分的蒸汽压不同，将液 空进行多次部分蒸发和部分冷凝，就能达到分离的目 的。
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(7)危险杂质的清除
采用分子筛纯化流程，大部分碳氢化合物等危险杂质
已在纯化器内清除掉，残留部分仍要进入塔内，并积 储在冷凝蒸发器中。期间由于液氧的不断蒸发，将会 有使碳氢化合物浓缩的危险，但只要从冷凝蒸发器中 连续排放液氧就可以防止碳氢化合物的浓缩。
热交换器中被返流气冷却到接近液化温度，并在下塔 实现空气的液化。 氧气和液氮的热交换是在冷凝蒸发器中进行的。由于 氮气和液氮两种流体所处的压力不同，所以在氮气和 液氧的热交换过程中，氮气被液化而液氧被蒸发。
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（6）精馏
空气的精馏是在精馏塔(上、下塔）中进行的。在下塔
中空气被初次分离成富氧液空和氮气，在上塔实现空 气的最终分离。 产品氧由上塔底部抽出，产品氮由冷凝蒸发器中液氮 回流管线抽出或下塔顶部抽出，并通过主换热器与进 塔的加工空气进行热交换，复热到常温后送出冷箱。
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深冷循环
1、节流循环
2、对外做功的绝热膨胀循环 3、增压-透平膨胀机循环
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制氧流程介绍
空气分离是利用液化空气中氧、氮等各组分沸点的不
同，采用精馏的方法，将各组分分离开来。为达到目 的，空分装置的工作包括下列几个过程：
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（1）空气的压缩
将经原料空气过滤器清除了灰尘和其他机械杂质的原
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经空冷塔冷却后的空气一般在15 ℃温度下进入分子筛
吸附器内被吸附净化。水分、乙炔和二氧化碳都是极 性或不饱和分子。分子筛对它们有很强的亲和力。分 子筛共吸附性能使它可以在吸水的同时还可以吸附其 他物质, 这种亲和力的顺序是: 水分> 乙炔> 二氧化碳。
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(3)空气被冷却到液化温度
空气的冷却是在主换热器中进行的，在主换热器中，
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空分装置
热电装置 气化装置
净化装置
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应用深度冷冻原理从空气中分离出氧气、氮气和氩气
及氦气等稀有气体组分的过程称为空气分离。采用深 度冷冻法，通过液化、精馏将空气分离成纯组分，一 般包括空气压缩、换热、净化、制冷、精馏五个基本 单元。 目前，国内外大型空分装置大部分采用全低压分子筛 净化流程。
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备注 内压缩
空分装置后备系统产品参数
产 品 高压氧气 产量Nm3/h （设计工况） 82,000 纯度 99.6 O2 压力 MPaG 8.7 备注
高压氮气
低压氮气
15000
30,000
≤5ppm O2
≤5ppm O2
6.6
1.0
6
空分装置主要由空气过滤压缩系统、预冷系统、纯化
系统、制冷系统、精馏系统、产品输送系统及仪表控 制系统等组成。 空分仪表控制系统由DCS控制系统及CCS控制系统组 成。DCS系统实现装置的正常操作（包括开停车）， CCS系统实现压缩机的防喘振控制、汽轮机调速控制 及压缩机组的联锁控制。
空分装置产品参数
产 品 高压氧气 高压氮气 低压氮气 液氧 液氮 1000 产量Nm3/h （正常工况） 82,000 3000 34,000 纯度 99.6 O2 ≤5ppm O2 ≤5ppm O2 99.6 O2 ≤5ppm O2 压力 MPaG 8.7 6.6 1.0 能进 贮槽 能进 贮槽 液体工况时产量 2000 Nm3/h 液体工况时产量 3000 Nm3/h
空分知识
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主要内容
空气分离理论基础
空分工艺流程与设备 空分技术发展历程及应用
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专利技术公司
技术名称 气化装置生产能力
GE Energy GE水煤浆加压气化技 术 1,070,000Nm3/h(H2 +CO)
工艺指标：比氧耗 409 3/h （ 1070000 ÷ 1000 ）× 409=437630Nm 3 3 Nm O2/1000Nm (气化用氧量） H2+CO 乘以系数1.12 即空分装置设计O2： 4