空分工艺-易懂全面版ppt课件

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• 产品气体与入塔空气
进行热量交换，换热 器为多层的板翅式结 构，一层一层叠在一 起，能够分成不同的 组别，内部就是简单 的层结构，同类产品 用封头引出，气体在 内部进行热交换。一 组换热器可以分成多 个不同的单元。
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膨胀机
• 为空分装置的重要
部机，从纯化器后 分出一股空气进入 增压机增压，然后 进入板式进行换热 后进入膨胀机，机 前有过滤器，高速 气流吹动叶轮，气 体膨胀做功带动增 压机增压，膨胀后 空气进入上塔参加 精馏。
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空气中的主要成分是氧气、氮气、氩气、二氧化碳以及一些 其它气体和杂质。它们在空气中分别以分子的状态存在, 数 目非常多，并且永不停息地作无规则的运动，均匀地相互搀 混在一起，要将它们分开，目前主要有三种方法：低温法、
吸附法、膜分离法。空气中主要组分的性质如下：
沸点℃ 熔点℃
名称 符号 101.325 101.325
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3、膜分离法：
原理：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 。
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组成空分装置的 七个系统
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➢压气系统 ➢预冷系统 ➢纯化系统 ➢膨胀机系统 ➢换热器 ➢分馏塔 ➢氩制取
0.81 1.14 1.4
-147 /3.395 -119 /5.043 -122 /4.863
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1、低温法：
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。
态度比方法重要 结果比理由重要 认真比聪明重要
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空分
1.空分概述 2.基本理论 3.单元操作 4.汽轮机
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空分概述
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空分的含义
空分，即空气的分离，是利用一 定的手段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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1903年，德国人卡尔·林德发明制造了 世界上第一台深冷（低温）法生产氧气 的空分设备，采用高压节流单塔流程， 产氧量10m3/h。
KPa
KPa
密度
Kg/m3 气体
Kg/l 液体
临界点 ℃ /MPa
空气 A -194.48 -214
1.29/316.6 0.875 -140.7/3.774
氮 N2 -195.8 -209.86 1.25 /313.3 氧 O2 -183 -218.4 1.43 /436.14 氩 Ar -185.7 -189.2 1.782 /535.6
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预 冷 系 统
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预冷系统
分为空冷塔和水冷塔，是空分 装置的关键构成。水冷塔内布置 填料，污氮气从下面进入，水从 上面喷洒下来，利用污氮气的不 饱合性，水遇到干燥的氮气迅速 蒸发，水因蒸发放出热量，达到 降温的目的，甚至会比当时的污 氮气温度还要低。
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空气预冷系统是空气 分离设备的一个重要 的组成部分,它串接于 空气压缩机系统和分 子筛吸附系统之间,用 来降低进分子筛吸附 器的空气的温度与含 水量,合理地使用空气 预冷系统,有利于空气 分离设备长期安全地 运转,特别是高温季节 尤为重要。
• 第一代：铝带蓄冷器型； • 第二代：石头蓄冷器型； • 第三代：可逆式切换板翅换热器型； • 第四代：常温分子筛吸附型； • 第五代：分子筛吸附+增压透平膨胀机型； • 第六代：规整填料塔+无氢制氩型 。 • 第七代：内压缩型 。 • 目前世界上最大的空分设备是法液空供加拿大长湖化工项目配套的
113880m3/h装置，我国现在已具备生产60000m3/h等级空分设备能力。
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• 空冷塔利用空气与水直接接触，
上部为水冷塔来的低温水，中上 部为工业水，工业水一是起到降 温的作用，同时会洗涤下空气中 的灰尘和易溶于水的气体杂质， 如氨、氯化氢等。一般1000m3空 气最低需要水的洗涤量为1.5 m3 能够产生很好的效果。
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•纯化系统为氧化铝与分子筛的
双层床结构，纯化器内下层为 氧化铝，上面是分子筛，氧化 铝主要功能是清除空冷塔带来 的游离水，减少分子筛的负担。 分子筛清除空气中的二氧化碳 和碳氢化合物
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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
到目前为止，世界上从事空分行业 的大型公司有：
德国林德 法国液空 英国BOC 美国APCI和Praxair 中国杭氧、川空、开空 1934年，中国首次从日本、德国引 进一套两国拼凑的15m3/h空分设备， 由日本人安装于青岛“中国瓦斯工厂”。
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• 1949年，全国只有进口的小空分设备89套，总容量只有3415m3/h。 1953年底，哈尔滨第一机械厂首次试制成功了两套30m3/h空分设备。 杭氧从1955年试制空分设备，1956年起形成批量生产。至2000年底全 国共生产空分设备130多种规格，8339套，其中1000m3/h以上的大中 空分设备580套。全国空分生产氧的能力达277万m3/h。最近几年的空 分设备大型化发展更加迅猛。我国的中大型空分设备发展至今，期间 经历了六代变革：
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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。