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空气分离技术基础知识

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2016-05-11 11:45【

      工业气体人只能生活在地球,特气人只能与气体天天打交道,不只是要懂买卖气体,更要了解特气及时市场行情,而工业气体人对特气的制造方式、工业流程及设备结构也是必修之课。空气分离技术基础知识更是必须要懂得的。

空分装置基础知识

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。

空分流程.jpg

方法

      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。

低温法

原理:

      利用各种气体的沸点不同,经加压、预冷、纯化、大部分使用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。

      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。

低温液化分离.png

     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。

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。

活性炭吸附法.gif

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 

膜分离法.jpg

主流工艺

      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。

空分基本系统

六大子系统

01

气体杂质的清除系统

空气过滤器和纯化设备

02

空气加压系统

空压机及增压机系统

03

空气的冷却和液化系统

预冷系统和膨胀机、换热器系统。

04

空气的精馏系统

分馏塔系统

05

产品的输送、贮存系统

压氮系统和液体贮存系统

06

仪电控制系统

空分发展

      空分是化工,钢铁,电子,医药工业的一部分。有这些在空分就在。本身空分技术也比较成熟了。未来主要是往自动控制和远程控制上发展。操作人员(工艺方向)未来越来越少。一套空分只配2~3个技术人员在现场已屡见不鲜。冷起热起停车调纯调负荷全自动化。


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