空气分离的方法和原理空分的含义-气体分离设备共45页文档
空气分离技术
空气分离技术一、引言空气分离技术是一项重要的工业技术，它能将空气中的氧气、氮气、氩气等成分进行分离，以满足不同行业的需求。
本文将介绍空气分离技术的原理、应用领域以及发展前景。
二、空气分离技术的原理空气分离技术是基于空气中不同组分的物理特性进行分离的方法。
空气主要由氮气、氧气和少量的稀有气体组成，它们的分子量和沸点存在一定差异。
利用这些差异，可以通过吸附、压缩、冷却等方法将氮气、氧气等成分分离出来。
常用的空气分离技术包括压力摩擦吸附法、膜分离法和冷凝分离法等。
其中，压力摩擦吸附法是利用吸附剂对不同组分的选择性吸附来实现分离。
膜分离法则是通过不同气体在膜材料上的扩散速率差异实现分离。
而冷凝分离法则是通过气体的沸点差异，通过冷却使气体凝结成液体，再进行分离。
三、空气分离技术的应用领域空气分离技术在许多领域都有广泛的应用。
首先，空气分离技术是工业制氧的重要手段。
通过空气分离技术可以将空气中的氧气分离出来，广泛应用于冶金、化工、医药等行业。
其次，空气分离技术还可以用于生产氮气和稀有气体。
氮气广泛应用于食品保鲜、化工反应、电子制造等领域，而稀有气体如氩气则用于焊接、气体放电等工艺。
此外，空气分离技术还可以用于空分设备中的气体液化和制取。
四、空气分离技术的发展前景随着工业的发展和技术的进步，空气分离技术也在不断创新和发展。
目前，研究人员正在探索更高效、更节能的空气分离技术，以满足不同行业对氧气、氮气等气体的需求。
例如，一些新型的膜材料和吸附剂正在被开发，以提高分离效率和降低能耗。
此外，随着新能源的兴起，空气分离技术在氢能源领域也有广阔的应用前景。
空气中的氢气可以通过空气分离技术得到，从而推动氢能源的发展。
总结空气分离技术是一项重要的工业技术，它通过利用空气中不同组分的物理特性实现分离。
这项技术在工业制氧、氮气生产、稀有气体制取等领域有广泛应用，并且在不断创新和发展。
未来，随着技术的进步和需求的增长，空气分离技术将有更广阔的应用前景。
空分讲义
空分讲义一、什么是空气分离从空气中分离出氧气、氮气、等纯组分气体的过程成为空气分离。
一般是采用深度冷冻法先将空气液化，然后再采用精馏原理来进行分离。
公司空分共有两套装置，是由杭氧设计并提供设备。
每套装置生产能力：35000（≥99.6%O2）Nm3/h氧气（8.4MPaG），10500(≤2ppmO2)Nm3/h 氮气（0.42MPaG）,16000Nm3/h低压氮气，以及各300Nm3/h液氮/液氧。
液氧槽50m3、液氮槽100m3;提供5100Nm3/h、0.8MPaG、露点≤-40℃仪表空气。
单套空分有如下设备：过滤器1台，空压机2台，增压透平膨胀机2台，水泵4台，离心式液氧泵2台，活塞注塞泵2台，水浴式汽化器2台，塔4台，分离器3台，容器两台，换热器22台，冷水机组1台，共计47台设备。
其中氮压机、液氧储槽、液氮储槽两套系统共用。
二、空气分离的基本原理和过程空气分离是在精馏塔中进行的，是利用液化空气中各组份具有不同的沸点，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，达到分离的目的。
空气中各组分如下（干体积）：氮气78.09% 氧气20.95% 氩气0.932% 这三种组分一般是不变的(99.972%),剩余0.028%的是其它组分：CO2、C2H2等。
空气的沸点：-191.45℃（0.101325MPa）N2 -196℃ O2 -183℃ Ar -186℃空气的临界：温度-141℃，压力3.868MPa要将液化空气中沸点不同的组分分离出来，空分装置的工作包括以下六个过程：(1) 空气的过滤和压缩(2) 空气中水份、二氧化碳、乙炔等杂质的清除(3) 空气被冷却到液化温度(4) 冷量的制取(5) 液化(6) 精馏下面结合PID图分别介绍：1 、空气的过滤和压缩:空气中含有一定量的灰尘和微小颗粒等机械杂质，这些杂质被带进压缩机，会引起叶轮磨损加剧；带进换热器影响换热效果，甚至可能会堵塞换热器增大系统阻力。
空气分离的原理
空气分离的原理
空气分离的原理是利用空气中不同气体的物理性质和化学性质的差异，通过一系列的物理方法、化学方法或者物理化学方法将空气中的气体分离出来。
空气中主要包含氮气、氧气、氩气和其他少量的气体成分。
下面介绍几种常见的空气分离方法：
1. 稀释法：根据各种气体的沸点和沸点的升降顺序，将空气进行逐渐稀释，再通过冷凝和蒸发等方法，分离出不同沸点的气体。
这种方法主要应用于空气中气体含量较低的场合，如制取高纯度气体。
2. 压缩-膨胀法：将空气先经过压缩，然后通过减压膨胀，根据不同气体的压缩系数和膨胀系数的差异，使气体分离出来。
这种方法常用于制取液态空气。
3. 冷凝法：利用空气中不同气体的沸点差异，通过控制温度使其中某些气体冷凝成液体，然后通过蒸发等方法将液体气体分离出来。
这种方法主要用于制取液态氧气。
4. 吸附法：利用吸附材料对空气中的气体有选择性地吸附，再通过改变温度或者压力，将吸附气体从吸附剂上解吸出来。
这种方法适用于制取高纯度气体和分离混合气体成分。
以上是几种常见的空气分离方法，通过这些方法可以将空气中的不同气体分离出来，从而得到单一气体或者高纯度气体。
这些分离气体的应用广泛，涉及到制药、工业、医疗等领域。
空气分离设备
空气分离设备
空气分离设备是一种用于从空气中分离各种气体成分的设备。
在现代工业生产和科学研究中，空气分离设备扮演着极为重要的角色。
空气中包含了氮气、氧气、氩气等多种气体成分，这些气体在不同场合有着不同的用途。
因此，利用空气分离设备将这些气体成分分离出来，对各行业生产和科研具有重要意义。
空气分离设备的工作原理是基于气体在不同温度下的液化特性来实现的。
一般而言，空气分离设备是通过气体冷却至其液化点，然后再将液态气体通过蒸发再次转化为气态，从而实现不同气体分离的目的。
这个过程需要精密的控制系统和高效的传热设备来实现。
在现代工业生产中，空气分离设备被广泛应用于化工、医药、电力等行业。
以氧气为例，通过空气分离设备可以将大气中氧气提取出来供制氧工业使用。
而制氧工业则是现代医疗、航空航天等领域必不可少的一环。
另外，在火箭和航天器的研制和发射过程中，液氧、液氢等在空气分离设备的帮助下被提纯并储存，以满足发动机燃料需求。
空气分离设备的高效性和稳定性对火箭发射等关键环节具有重要意义。
除此之外，空气分离设备还在科学研究领域扮演着重要的角色。
通过空气分离设备可以获得高纯度的气体样品，为科研实验提供了良好的条件。
例如，氦气在超导研究中的应用，氦气的纯度要求极高，空气分离设备可以满足这一需求。
总的来说，空气分离设备在现代工业生产和科学研究中具有重要地位。
随着科技的不断发展和工业生产的需求不断增加，空气分离设备的技术和应用范围也在不断拓展。
空气分离设备的发展将为各行业的进步和创新提供坚实的技朧基础。
空气分离技术
空气分离技术空气分离技术是一种将空气中的混合气体分离出来的过程。
它是利用不同的物理特性和分子大小、分子量以及溶解度的差异来实现的。
空气分离技术广泛用于工业领域中，包括石化、冶金、化工、医药等行业中。
本文将介绍空气分离技术的原理、应用和发展趋势。
空气是由多种气体组成的混合物，主要包括氮气、氧气、氩气和其他微量气体。
这些气体的分子大小、分子量和溶解度有所不同，从而可以利用这些差异实现空气分离。
目前常用的空气分离技术主要包括压力摩擦挥发分离法、吸附分离法和膜分离法。
压力摩擦挥发分离法是一种通过压力差、温度差和摩擦力来分离气体的方法。
它基于气体在不同压力下的沸点差异，通过逐渐减压使气体分离。
这种方法在工业生产中广泛应用于空分装置中，用于分离氧气、氮气、氩气等。
吸附分离法是一种利用吸附剂与气体之间的相互作用力来分离气体的方法。
吸附剂可以选择树脂、活性炭等材料，将它们置于一定压力下，让气体在吸附剂表面吸附，从而实现气体的分离。
这种方法广泛应用于石化、化工等领域中，用于分离氧气、氧气和氮气等混合气体。
膜分离法是一种利用半透膜的特性来分离气体的方法。
半透膜可以具有不同的选择性，能够让某些气体通过而阻止其他气体通过。
利用这种特性，可以将气体分子按照尺寸、形状和溶解度等特性进行分离。
这种方法在制取高纯度气体方面具有重要应用，如分离氢气、氧气等。
空气分离技术在许多工业领域中都有广泛应用。
在石化行业中，空气分离技术被用来提取氧气和氮气，用于炼油、裂解和催化等过程中的燃烧和氧化反应。
在冶金行业中，空气分离技术用于提取大量的氧气，用于冶炼过程中的炉膛燃烧和氧化反应。
在化工行业中，空气分离技术用于提取氮气和氧气，用于合成氨、合成气和合成氢等过程。
在医药行业中，空气分离技术用于提取高纯度氧气，用于医用氧气设备中。
随着工业的发展和对高纯度气体的需求不断增加，空气分离技术也在不断发展。
新的膜材料和膜分离工艺不断涌现，使得膜分离技术在空气分离中的应用更加广泛。
空气分离
对空分的认知简单地说，就是用来把空气中的各组份气体分离，生产氧气、氮气和氩气的一套工业设备。
还有稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等一、空分可分为：1、空气过滤系统；除尘过滤，去除灰尘和机械杂质2、空气压缩机系统；对气体作功，提高能量、具备制冷能力3、空气预冷系统；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；4、空气净化系统；防爆、提纯；空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组分外，还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等归体杂质。
这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害，固体杂质会磨损空压机运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效果；水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出，将堵塞设备及气体管道，致使空分装置无法生产；乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生，所以为了保证制氧机的安全运行，清除这些杂质是非常有必要的。
利用固体吸附剂对气体混合物中多组分吸附能力的差异进行的；氧氮产量比1：（2.5~3.5）；作用：吸附空气中的水份、二氧化碳、乙炔、丙稀、丙烷、重烃、N2O等杂质。
5、空气压缩膨胀系统；制冷系统，换热系统，在膨胀过程中，有外功输出，膨胀后气体内位能增大，需要消耗能量，这些能量需要用动能补偿，故气体温度必然降低。
换热系统：实现能量传递，提高经济性，低温操作条件；6、空气分离系统；氮/氧分离主精馏塔系统组成空气分离，可将适量的膨胀空气（占空气的20%~25%）直接送如上塔进行精馏；从下塔顶部或冷凝蒸发器顶盖下抽取氮气，复热后进入氮气透平膨胀机，经膨胀机并回受其冷量后，作为产品输出或者放空。
7、氧气压缩；8、氮气压缩；9、液体储存汽化系统；二. 工艺简述流路简述原料空气在空气吸入过滤器中去除了灰尘和机械杂质后，进入空气透平压缩机中，借助中间冷却器进行中间冷却，将空气压缩至约0.62MPa(A)左右，然后进入空气冷却塔中冷却。
空气分离工艺
空气分离工艺空气分离工艺是一种将空气中的氧气、氮气等组分分离的技术。
该工艺通过物理方法实现，具有广泛的应用领域，包括工业生产、医疗保健、航天航空等。
本文将介绍空气分离工艺的原理、应用以及未来的发展趋势。
一、空气分离工艺的原理空气分离工艺的原理是基于空气中不同气体的沸点不同的特性。
一般来说，空气主要由氧气、氮气以及其他少量气体组成。
而氧气和氮气的沸点分别为-183℃和-196℃。
因此，通过将空气冷却至低于氮气沸点的温度，可以将氮气液化，从而实现氮气和氧气的分离。
1. 工业生产：空气分离工艺在工业生产中起到了重要的作用。
通过分离空气中的氮气和氧气，可以获得高纯度的氧气用于冶金、化工、电子等行业的工艺需求。
同时，分离得到的氮气也可以广泛应用于防护气体、通风换气等方面。
2. 医疗保健：医疗行业对高纯度氧气的需求非常大。
通过空气分离工艺可以获得高纯度的氧气，用于医疗设备、氧气疗法等方面，提供给患者进行呼吸治疗，改善氧气供应不足的情况。
3. 航天航空：航天航空领域对氧气的需求也非常重要。
通过空气分离工艺可以获得高纯度的氧气，用于宇航员在太空中的呼吸供氧，确保他们的生命安全。
三、空气分离工艺的发展趋势随着科学技术的不断进步，空气分离工艺也在不断发展。
未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 技术改进：随着新材料和新工艺的出现，空气分离工艺将更加高效、节能。
通过改进分离设备的结构和材料，提高分离效率，降低能耗，实现更加可持续的生产。
2. 应用拓展：随着科技的进步，空气分离工艺的应用领域将不断扩大。
例如，将空气分离工艺与其他技术结合，可以实现更广泛的应用，例如氧气和氮气的分离与氢气的生产。
3. 环保要求：环境保护意识的提高将推动空气分离工艺向更加环保的方向发展。
未来的空气分离工艺将更加注重废气的处理和资源的循环利用，减少对环境的影响。
空气分离工艺作为一种重要的气体分离技术，具有广泛的应用前景。
通过物理方法将空气中的氧气和氮气等组分分离，可以为工业生产、医疗保健、航天航空等领域提供高纯度气体。
空气分离的基本原理 空气分离的基本原理是利用低温精馏法1
《空气分离流程工艺》课程：过程装备成套技术姓名：刘小菲学号: 08180224学院：石油化工学院班级：基地一班一．空气分离简介及基本原理空气分离简称空分，利用空气中各组分物理性质不同（见表），采用深度冷冻、吸附、膜分离等方法从空气中分离出氧气、氮气，或同时提取氦气、氩气等稀有气体的过程。
空气分离最常用的方法是深度冷冻法（如图示）。
此方法可制得氧、氮与稀有气体,所得气体产品的纯度可达98.0％～99.9％。
此外,还采用分子筛吸附法分离空气(见变压吸附),后者用于制取含氧70％～80％的富氧空气。
近年来，有些国家还开发了固体膜分离空气的技术。
氧气、氮气及氩气、氦气等稀有气体用途很广，所以空气分离装置广泛用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、军事等工业部门。
空气分离的基本原理是利用低温精馏法，将空气冷凝成液体，按照各组分蒸发温度的不同将空气分离。
双级精馏塔在上塔顶部和底部同时获得纯氮气和纯氧气；也可以在主冷的蒸发侧和冷凝侧分别取出液氧和液氮。
精馏塔中空气分离分为两级，空气在下塔进行第一次分离，获得液氮，同时得到富氧液空；富氧液空被送向上塔进行精馏，获得纯氧和纯氮。
上塔又分为两段:以液空进料口为界，上部为精馏段，精馏上升气体，回收氧组分，提纯氮气纯度，下段为提馏段，将液体中的氮组分分离出来，提高液体的氧纯度。
二．空气设备简史到50年代，由于吹氧炼钢和高炉鼓风工艺的推广应用以及氮肥工业的迅速发展，空气分离设备向大型化发展，并应用了近代的科研成果，如采用透平压缩机、透平膨胀机、板翅式换热器、微型计算机和分子筛吸附器等设备之后，空气分离设备不断得到改进和完善，设备中的空气压力从高压（20兆帕）降到低压（小于1兆帕）,单位产品的电耗也逐渐下降（每立方米氧的电耗从1.5降至0.6千瓦·小时）。
现代空气分离设备能生产各种容量、不同纯度的气态或液态产品，也能制造超高纯度的氧和氮（如含氧99.998％和含氮99.9995％）空气分离设备还能根据用户的需要，通过电子计算机的控制，随时增减产品的数量，达到经济用氧的目的。
空分的主要设备及原理
空分的主要设备及原理以空分的主要设备及原理为标题，我们来探讨一下空分技术中的核心设备和其工作原理。
空分技术是一种利用气体混合物中成分的不同物理性质进行分离的方法。
它广泛应用于工业领域，包括空气分离、石油化工、化学制药等。
而空分的主要设备包括蓄热器、分离塔和冷却器。
我们来介绍一下蓄热器。
蓄热器是空分装置中的重要组成部分，它的主要作用是通过吸收和释放热量来提高分离塔的效率。
当混合气体进入蓄热器时，其温度会显著下降。
在蓄热器内部，有一种叫做吸附剂的物质，它能够吸附和释放气体分子。
当混合气体通过蓄热器时，其中的一部分气体分子会被吸附在吸附剂上，从而使其他成分的浓度得以提高。
然后，在蓄热器中加热吸附剂，使其释放吸附的气体分子。
通过这种方式，蓄热器能够实现气体的分离和浓缩。
接下来，我们来介绍一下分离塔。
分离塔是空分技术中最关键的设备之一，它主要用于将混合气体分离成不同成分。
分离塔通常是一个垂直圆筒形的容器，内部有多个层，每个层之间通过板式堵塞物分隔开来。
混合气体从分离塔的底部进入，然后通过各个层之间的孔洞向上流动。
不同成分的气体在分离塔中会发生物理或化学反应，从而实现分离。
例如，在空气分离中，通过调整分离塔中的压力和温度，可以将空气分离成液态氮、液态氧和其他稀有气体。
分离塔中的板式堵塞物能够增加气体与液体之间的接触面积，从而提高分离效率。
我们来介绍一下冷却器。
冷却器是空分技术中的另一个重要设备，它用于将分离塔中的气体冷却成液态。
冷却器通常是一个管道或换热器，通过将分离塔中的气体与冷却介质进行热交换，使气体温度降低，从而使其变成液态。
冷却器的工作原理是基于热量传递的原理，即将热量从高温物体传递到低温物体。
在空分中，冷却器能够将分离塔中的气体冷却成液态，方便后续的收集和利用。
空分技术中的主要设备包括蓄热器、分离塔和冷却器。
蓄热器通过吸附和释放热量来提高分离效率，分离塔通过物理或化学反应将混合气体分离成不同成分，冷却器则用于将气体冷却成液态。
空分工作原理
空分原理绪论一、空气分离的几种方法1、低温法（经典，传统的空气分离方法）压缩膨胀液化（深冷）精馏低温法的核心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。
穿透膜的速度比快约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：5~8 ：临界状态以上，超临界；钢铁类：3.0 ，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：；○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液化空气膨胀机方法节流阀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Q3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0.1 以下的粒子不作太多要求，因过滤网眼太小，阻力大；对0.1 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：1 以上99.9%以上；阻力大于1.5KPa。
空分的工艺流程和原理
空分的工艺流程和原理
空分，即空气分离，是指将空气中的氧氮混合气体通过分离工艺分离出纯氮、纯氧或其他常见气体的过程。
空分工艺主要包括压力摩擦吸附法（PSA）和低温常压分馏法（Linde法）。
1. 压力摩擦吸附法（PSA）：
- 原理：根据不同气体在固体吸附剂上的吸附性能的差异，利用压力变化来实现气体的分离。
PSA主要利用碳分子筛（CMS）吸附剂，通过交替的压缩和减压步骤，将氮气和氧气分离出来。
- 工艺流程：
a. 压缩：将空气通过压缩机增压至较高的压力。
b. 预冷：利用冷却器将压缩后的空气冷却至较低温度。
c. 吸附：将冷却后的空气通入吸附器中，吸附剂上的氮气被吸附，氧气通过。
d. 减压：关闭进气口，将吸附剂从高压状态减压至大气压，氮气被释放出来。
e. 冲洗：用一部分净化后的气体（再生气体）进行冲洗，去除吸附剂上的杂质。
f. 再生：将再生气体排出，吸附剂恢复正常吸附性能，准备下一次吸附分离。
2. 低温常压分馏法（Linde法）：
- 原理：根据气体的沸点差异，在低温下将空气分馏成液氧和液氮。
Linde法主要利用精馏塔进行分离。
- 工艺流程：
a. 压缩：将空气通过压缩机增压至较高的压力。
b. 预冷：利用冷凝器将压缩后的空气冷却至较低温度。
c. 分馏：将冷却后的空气进入精馏塔，精馏塔内设置的塔板使得氮气和氧气按沸点差进行分离。
d. 出口：分离后的纯氮和纯氧按需求从相应的出口取出。
e. 再压缩：将余下的气体再次经过压缩机增压，以提高分离效率。
空分工艺流程和原理的具体细节可能会有所差异，但以上是常见的空分工艺流程和原理。
21 空气分离的基本原理
弯管型
百叶窗型
多层隔 《煤炭气化板工塔艺型》
锡林郭勒职业学院
21 空气分离的基本原理
《煤炭气化工艺》
锡林郭勒职业学院
脉冲纸筒式过滤单元
《煤炭气化工艺》
锡林郭勒职业学院
（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。
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。
21 空气分离的基本原理
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:
锡林郭勒职业溶液洗涤空气中的 二氧化碳。
《煤炭气化工艺》
锡林郭勒职业学院
（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。
20
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
空气分离技术
空气分离技术空气分离技术是一种广泛应用于化工、能源、环保等领域的重要技术。
它通过物理或化学方法，将空气中的氧气、氮气、稀有气体等组分进行分离，使其得到纯度较高的气体产品。
本文将从空气分离技术的原理、应用和发展前景等方面进行探讨。
空气分离技术的原理主要基于气体的物理性质差异。
根据不同气体的沸点、相对分子质量等特性，可以采用低温分馏、压力摩擦等方法进行分离。
其中，低温分馏是最常见的分离方法之一。
通过将空气冷却至液态，然后逐渐升温，就可以分离出液氧、液氮等不同组分。
此外，膜分离、吸附分离、膨胀分离等技术也被广泛应用于空气分离过程中。
空气分离技术在各个领域具有重要的应用价值。
首先，在化工领域，空气分离技术可以用于制取工业气体，如氧气、氮气、氩气等。
这些工业气体在石油炼制、化学工艺、金属加工等过程中起着重要的作用。
空气分离技术在过去几十年中得到了快速发展，取得了显著的成果。
首先，分离效率得到了大幅提高。
随着新材料、新工艺的应用，空气分离设备的分离效率得到了显著提高，产品纯度也得到了大幅度提升。
其次，设备结构得到了优化。
原来的空气分离设备体积庞大、能耗高，而现在的设备体积小巧、能耗较低，便于安装和运行。
再次，新的分离技术不断涌现。
随着科技的进步，新的分离技术如膜分离、吸附分离等不断涌现，使得空气分离技术的应用更加广泛。
最后，空气分离技术的成本逐渐降低。
随着技术的成熟和市场的竞争，空气分离设备的生产成本不断降低，使得其在各个领域的应用更加普及。
展望未来，空气分离技术还有许多发展空间。
首先，随着能源需求的不断增加，空气分离技术将在能源领域发挥更重要的作用。
例如，将空气分离技术与氢能源技术相结合，可以制取高纯度的氢气，用于燃料电池等领域。
其次，随着环境污染问题的日益突出，空气分离技术在环保领域的应用也将持续增加。
例如，利用空气分离技术处理工业废气，减少对大气的污染。
此外，随着人们对健康的重视，空气净化设备的需求也将不断增加，空气分离技术在医疗领域的应用也将得到进一步拓展。
空气分离工艺培训教材(PPT45页)
三、空气分离的基本原理
➢ 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。沸点ຫໍສະໝຸດ O2N2Ar
Ne
He
Kr
20.93 78.03 0.932 1.5～1.8 4.6～5.3 1.08
× 10-3
× 10-4
× 10-4
23.1 75.6 1.286 1.429 1.250 1.734
1.2 ×10-3
０.９
7 × 10-3
０.１７ ８
3 × 10-4
３.７４ ３
－ 182.9
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。
7
－ 195.7
9
－ 185.8
6
－ 246.08
－ 268.938
－ 153.4
Xe
8 × 10-6
4 × 10-5 ５.８９
６
－ 108.11
CO2 氮氧 化物
0.03 水
0.046
１.９７ ７
－78.44 （升）
空气的组成
➢ 氧、氮、氩和其他物质一样，具有气、液和固三态。在常 温常压下它们呈气态。在标准大气压下，氧被冷凝至－ 183℃，氮被冷凝至－196℃，氩被冷凝至－186℃即会 变为液态，氧和氮的沸点相差13 ℃，氩和氮的沸点相差 10 ℃，空气的分离就是充分利用其沸点的不同来将其进 行分离。
现代空分技术及操作原理
现代空分技术及操作原理一、引言随着工业化进程的不断发展，对于高纯度气体的需求越来越大。
而现代空分技术作为一种重要的气体分离技术，广泛应用于各个领域。
本文将介绍现代空分技术的操作原理及其在工业生产中的应用。
二、现代空分技术的操作原理1. 空分技术概述现代空分技术是利用气体的不同分子大小和亲和力差异进行分离的技术。
通过物理或化学方法，将空气中的气体分子按照其分子大小、极性和亲和力进行分离，得到所需的高纯度气体。
2. 空分设备现代空分技术主要借助空分设备来实现气体的分离。
空分设备主要包括空分列、压缩机、膜分离器等。
其中，空分列是最常用的设备，通常采用吸附剂填充的固定床结构，通过气体在吸附剂上的吸附和解吸作用实现分离。
3. 空分工艺现代空分技术主要包括吸附分离、膜分离、冷却分离等多种工艺。
其中，吸附分离是最常用的工艺之一。
该工艺利用吸附剂对不同气体的吸附能力不同，通过在吸附剂上交替循环吸附和解吸，实现气体的分离。
三、现代空分技术的应用1. 工业气体制备现代空分技术广泛应用于工业气体的制备中。
通过空分技术，可以从空气中提取出高纯度的氧气、氮气和稀有气体等。
这些气体在工业生产中具有广泛的应用，如氧气可用于钢铁冶炼、化工生产等，氮气可用于化工反应的惰性气体，稀有气体可用于气体灯、半导体制造等领域。
2. 医疗气体供应现代空分技术还广泛应用于医疗气体供应领域。
通过空分技术，可以提取出高纯度的氧气，用于医疗机构的氧疗、麻醉和呼吸辅助等应用。
同时，空分技术还可用于制备一氧化氮、二氧化碳等医疗气体。
3. 石油化工行业现代空分技术在石油化工行业中也扮演着重要角色。
通过空分技术，可以从空气中提取出高纯度的氧气，用于石油化工反应的氧化剂。
此外，空分技术还可用于提取出高纯度的氮气，用于石油化工反应的惰性气体。
4. 食品行业在食品行业中，现代空分技术也有着广泛应用。
通过空分技术，可以提取出高纯度的氧气，用于食品加工过程中的氧化、发酵等反应。
第9章 ◆气体分离的原理与方法
2．提馏段
◆当原料是从塔的顶部进入时，它就成为 如图所示的提馏段。
◆如果仍假设为恒质量流速，则提馏段的 推导与精馏段相似，分析中假定原料是以饱和 液体、(而不是精馏段的饱和蒸气)状态进入塔 中。
对图中包围在点 划线内的m+1塔板以下 的塔进行易挥发组分 的物料衡算，可得
该式为提馏塔的操作线方程，其斜率为 qm,L/qm,V，与y轴的交点为-(qm,B／qm,V)xB。假设 离开再沸器的蒸气摩尔分数yB为已知，则操作 线与y-x图上对角线的交点yB=xB。
➢半渗透膜：该膜仅允许一种气体自由完全地通 过，而其他气体无法通过。
➢使用这种装置，气体混合时就可以获得输出功， 输入同样的功就可以把他们分开，因此，该过 程是个可逆过程。
◆可逆分离所消耗的功，等于等温条件下将 各组分从其在混合物中的分压压缩到混合物总 压所需的功。
◆ 图示的左边活塞是可以让气体A自由透过， 当左边活塞向右移动时，它仅仅将气体B从其分 压压缩到混合物总压；
• 第一节 气体的理想分离
将气体分离看成 理想的热力学可逆系 统：该系统用假想的 半渗透膜模型来分析 气体的可逆分离和混 合。
分析二元气体混合 物分离的理想过程如 图所示。
假设气缸中A和 B两种气体混合物处 于理想状态，内有 两个无摩擦活塞，
◆左边活塞只允许气 体A渗透，
◆右边活塞只允许气 体B渗透，要求确定 可逆分离这两种气 体所需的功。
有时对于一种给定的分离目标需要进行的是快速的初步估计这时不需要用烦琐的图解法逐板计算可以采用已开发的多组分分离计算程序包也可以利用以下介绍的计算全回流条件下最小塔板数的芬斯克公式求最小塔板数的恩德渥德法以及根据这两种方法求理论塔板的吉利兰图
第5章 气体分离的原理与方法
空分原理
空分原理绪论一、空气分离的几种方法：先将空气→压缩→膨胀→液化然后在精馏塔内利用氧、氮沸点的不同，用精馏方法分离是两个过程：液化和精馏是深冷和精馏的统一上塔主要是分离，下塔是液化和初步分离特点：产量大，纯度高缺点：能耗大，设备投资大2、吸附法：利用固体吸附剂对气体混合物中某些组分吸附能力的差异进行的。
（1)、变压吸附制氧，用PU-8型分子筛（2)、变压吸附制氮,专用分子筛工艺特点：优点：方便，能耗小，投资小，只是再生时有能量损耗缺点：产量小，纯度不够，易损件多02目前能做到8000Nm3／h，纯度95％，N299．9％3、薄膜渗透法：利用有机聚合膜的渗透选择性从流体混合物中使特定组分分离的方法。
主要用来制氮。
特点：同变压吸附法基本相同，不同的是基本没有能耗。
二、学习的基本内容1、热力学第一、第二定律、传热机理、流体力学2、获得低温的方法(1)相变制冷、(2)、等熵膨胀(3)、绝热节流3、溶液热力学基础：拉乌尔定理、康诺瓦罗夫定理4、低温工质的一些物性5、液化循环6、气体分离三、空分的应用领域1、钢铁，1t钢50---60Nm3 022、能源，城市煤气化3、化工领域，化肥、电子、玻璃4、造纸，Ca2ClO35、国防工业火箭研究、太空研究6、机械行业焊接、切割Ar：不锈钢、保护气Ke：发光材料、灯泡绝缘玻璃四、发展趋势(1) 大型、超大型（2)四大启动：煤化工、煤化工联合循环发电、液化天然气接受站、还原法炼铁(1t铁500—600 Nm3 02)煤化工：包括煤代油：甲醇混合燃料85％甲醇、1 5％汽油煤制油：煤直接制油C+H=CnHm 代表shell炉煤间接制油：水煤气C+H20=高温高压→CO+H2O→德士古炉→甲醇液化天然气接受站主要回收冷量。
（3)、二次采油：产量下降用挤海绵的方法向油井注氮气(4)、托卡马克装置（人造太阳），受控热核聚变空分装置最大的是南非索萨尔的11．388万方／h制氮装置理论上和实际上能做到18万方/h，目前国内最大的是杭氧的6万方／h，在杭州还有一个液空杭州，是独资企业，给加拿大做了一套10万方第一章空分工艺流程的组成一、工艺流程的组织：分馏塔系统分为：制冷、换热、精馏；预冷系统分为氨水冷和冷气机组仪控和电控系统贯穿整个系统。
空气分离技术
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；
a.选择吸附：
b.干燥度高：通常干燥后空气露点可达到负 70 度；
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空分知识
c.有共吸附能力：可以同时吸附水、二氧化碳、乙炔等； d.分子筛具有高的稳定性，温度达到 700℃时，仍不熔性； e.有简单的加热可使其再生； 六、吸附过程的进行 吸附平衡：当吸附速度和脱附速度相等时（P，T 一定时），吸附与脱附是同时进行
达到 40℃—50℃，然后进入加热器再进入纯化器，但空压机排压增加（因为增加 换热器阻力增加）且进口膨胀节以进口为主，成本增加；
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第五节 制冷系统
§5-1 基本概念 一、理想气体
具有两个特性：a.分子间弹性，没有作用力；b 不考虑分子本身所占的体积。 实际气体在 P 不太高，比容较大的情况下，可以当作理想气体处理。
四、除尘装置的性能评价 1、流量（处理能力）：选加工空气量的两倍； 2、压力损失； 3、除尘效率； 4、寿命；
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第二节 空气压缩系统
概念： 等温效率：等温效率 ，为等温功率 与轴功率 N 之比，即： 控制调节能力：防喘振； 振动： 经济性：好的用汽轮机，蒸汽机，燃汽轮机；
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卧式：中大型； 现法液空：立式径向流吸附器。