文档介绍：第一章分馏部分
概述
本公司一期空分是四川空分设备制造的一套28000Nm3/h氧气(%)、32000Nm3/h(%)氮气的空分设备。。冷箱抽出的氮气分两路:、流量为26000Nm3/h,从下塔顶部抽出经冷箱复热后出冷箱送用户;一路是主冷抽出的液氮经氮泵加压后,、流量为6000Nm3/h,再经换热器复热后送用户。
一、空气的组成
空气是一种均匀的多组分混合气体,它的主要成分是氧、氮和氩,此外还含有微量的氢及氖、氦、氪、氙等稀有气体。根据地区条件的不同,空气中还含有不定量的二氧化碳、水蒸汽以及乙炔等碳氢化合物等。如下表所示:
干燥空气中主要组分表O2
名称
化学符号
体积百分比
重量百分比
氮
N
氧
O
氩
Ar
二氧化碳
CO2
氖
Ne
氦
He
氪
Kr
氙
Xe
空气中主要组分的物理特性
名称
化学
符号
气化温度(℃)
熔化温度(℃)
比重
临界温度(℃)
临界压力(Mpa)
气态kg/M3
液态kg/L
氮
N
-
-
-147
氧
O
-
-
-119
氩
Ar
-
-
-112
氖
Ne
-
-
-
氦
He
-
-
-
氪
Kr
-
-
-
氙
Xe
-
-
+
由表中可以看出,空气主要由氧和氮组成,占99%以上;其次是氩,%。在常温、常压下它们呈气态,在标准大气压下,液化温度:(-℃),(-℃),(-℃)。氧和氮的沸点相差约13K,氩和氮的沸点相差约10K,这就是能够利用低温精馏法将空气分离为氧、氮和氩的基础。
空气中除氧、氮、氩外,还有氖、氦、氪、氙等气体,其含量甚微,在自然界中不易得到,故称为稀有气体,其化学性质十分稳定,又称为惰性气体。空气分离装置在制取氧、氮的同时,应注意氩和其它稀有气体的制取。
空气中的机械杂质、水蒸汽、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物,影响空气分离装置的正常、安全运行。因此必须设法净除这些有害气体和杂质,以保障空气分离装置的正常运转。
二、氧气的生产方法(空气分离法)
空气分离法以空气为原料,将氧组分和氮组分分离而得到氧气和氮气。依氧、氮组分分离所采取的方法不同分为,低温法、变压吸附法、膜分离法。
(1)、低温法(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%
低温法是以空气为原料,根据空气混合物中各组分的沸点不同,经过换热,深冷液化和多次部分蒸发、部分冷凝的精馏过程,实现氧、氮的分离。在空气分离领域中,低温法是传统的制氧方法,低温法制氧,生产量大,氧气和氮气的纯度高,电耗低,同时也可以从空气中获得稀有气体,在国内外的制氧行业中占统治地位。
三、基本原理
用于生产氧、氮、氩等气体及部分液体产品的成套设备,称为空气分离设备(又称制氧机),简称空分装置。
空气低温法制氧原理是先将空气压缩、冷却,并使空气液化,利用氧、氮组分的沸点不同(在大气压下氧沸点为90K,氮为77K),在精馏塔的塔板上进行气、液相接触,进行质、热交换,高沸点的氧组分不断地从蒸汽中冷凝成液体,低沸点的氮组分不断地转入蒸汽中,使上升的蒸汽中含氮量不断提高,而下流的液体中含氧量越来越高