空分装置培训资料

空分装置技术

员工培训资料

目录

第一章制氧原理

第一节空气的性质及分离原理

一、概述

二、空气的性质

三、空气精馏的基本原理

第二节工艺流程

一、流程叙述

二、工艺流程图

第二章压缩

第一节压缩机概述

一压缩机的定义和分类

二汽轮机的定义和分类

第二节离心式压缩机及汽轮机的工作原理及结构一离心式压缩机工作原理及结构

二汽轮机基本原理与结构

第三节离心式压缩机及汽轮机运行有关概念

一临界转速

二旋转脱离与喘振

三离心式压缩机的性能曲线、压缩机与管网联合工作第四节离心式压缩机组辅助系统

一压缩机的段间冷却系统

二汽轮机的凝汽系统

三机组油系统

四防喘振控制系统

五汽轮机调速调压和保安系统

六密封系统

第五节离心式压缩机工况调节的几种方法一概述

二几种调节方法介绍

三各种调节方法比较

第三章主要设备

第一节净化与换热设备

一、分子筛吸附器

二、板翅式主换热器

三、主冷凝蒸发器

四、过冷器

第二节精馏设备

一、主精馏塔

二、氩精馏塔

第三节制冷设备

膨胀机

第四节压缩与输送设备

一、空气压缩机

二、增压机

三、蒸汽透平

四、低温泵

第四章空分装置的消耗

第一节原料空气

第二节公用工程消耗和化学品消耗

一、公用工程

1、电耗

2、水耗

3、蒸汽消耗

4、仪表空气

5、解冻气

二、化学品消耗

液氨消耗

第五章主要产品参数

第一节产品规格

一、一工况产品规格

二、二工况产品规格

第二节操作特点

一、操作弹性

二、操作特性

第六章安全说明

一、概述

二、常见的安全事故

三、空分区域内的危险性物质

四、工作人员必须注意的安全问题

第一章制氧原理

第一节空气的性质及分离原理

一、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，但一方面其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）。

我们在这里所要介绍的就是低温法空气分离技术。

二、空气的性质

空气是一种混合物,除含有其固定的氧、氮、氦、氖、氩、氪、氙、氡组分外，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:

表1 空气的组成

表2 几种气体的基本物化参数

三、分离原理

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：

(一）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）

温熵图是以熵为横坐标，温度为纵坐标的热力学函数图。图中向上凸起的曲线叫“饱和曲线”，饱和曲线有两部分组成，左半边称为饱和液体线，右半部分称为饱和蒸汽线,两条曲线的汇合点称为临界点.在临界点所对应的温度称为临界温度,对应的压力称为临界压力。临界点是气体与液体相互转化的极限(见图1)

图一温熵图

饱和曲线和临界点将此图分为三个区域（见图2）:

图二

I区：临界温度以下，饱和液体曲线左侧的区域为过冷液相区。

II区：饱和液体曲线和蒸汽曲线下面的区域为气液共存区。

III区：临界温度以上，饱和蒸汽曲线右侧区域为过热蒸汽区。

临界点的存在说明：只有气体的温度低于其临界温度时，该气体才可能变成液体。

焓、熵与压力温度一样，都是状态参数，当物质的状态确定后，它的焓、熵也随之确定。焓代表了流体流动时所携带的能量，单位是KJ/Kmol。

焓（单位质量的焓）＝比内能＋PV，其中PV为流体受到的推动力，P 为流体的压力，V为流体的比容。

流体的内能由内动能与内位能组成。温度越高，内动能越大。内位能不仅与温度有关，更主要的取决于分子间的距离，即决定于比容，比容越大内位能越大。

流体的熵的变化等于外界传递进来的热量与传热时流体的绝对温度之比：△S=△Q/T

如果传递热量过程中温度不是常数，则当流体由状态1→状态2的熵变为：∫12dQ/ T

熵的绝对值和焓及内能一样,在工程计算中无关紧要,我们所关心的只是它们的相对变化量.

2. 节流过程

当一定压力的流体在管内流经一个缩孔或阀门时,由于流通截面突然缩小,流体中会发生激烈扰动,产生旋涡、碰撞、摩擦，流体在克服这些阻力的过程中，压力下降，使阀门后的压力P2低于阀门前的压力P1(见图3)，我们把这种因流体流动遇到局部阻力而造成的降压过程称之为节流。流体在管道内流动和流经各种设备时也存在着流动阻力，压力也有所下降，所以如果泛指节流过程，也包括流体流经管道与设备时的压降过程。从能量转换的观点来看，由于工质流经节流阀的速度很快，膨胀后来不及与周围环境进行热量交换，并且节流阀安装在保冷箱内，四周传给的热量可以忽略不计，因此节流过程可看成是绝热过程。同时，流体流经阀门时与外界没有功交换，在既无能量收入又无支出的情况下，流体在节流前后的能量应不变，即节流前后的焓值相等i1=i2,这说明节流本身并不产生冷量。