空气分离分离过程在空分中应用.docVIP

空气分离-----分离过程在空分中的应用 摘要：分离过程在化工生产过程中起着举足轻重的重要作用，本文并阐述了它在当今应用以及重要性。 1.深冷法空分原理 空气中氧和氮占99.23%(容积),因此在一般计算中,可以近似地将空气当做氧和氮的二元混合物,将氩归并到氮中去,其它气体忽略不计,即认为空气中含氧20.9%，含氮79.1%(容积)。 空气的组成 组分 氮 氧 氩 沸点（℃） -195.8 -183 -185.8 体积百分比 78.03 20.93 0.932 将空气冷凝成液体，然后按各组分蒸发温度的不同将空气分离。 处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮组成的液体时，气体要部分冷凝，转变为液体并放出冷凝潜热，沸点较高的氧较多的冷凝，这样蒸气中的氮浓度越来超高 ；液体则吸收热量而蒸发。沸点较低的氮较多的蒸发，液体中的氧浓度也越来越高，每经过一次蒸发—冷凝过程，气体中氮组分就增加，而液体中氧组分也增加。如果这种同时发生的蒸发—冷凝过程进行多次，混合物中的氧和氮便可分离。 2. KDON48000/80000型空分装置简易流程分析 ⑴空气净化： ①过滤及压缩： 原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器，除去灰尘及其它机械杂质，空气经过滤后经离心式空压机压缩至压缩至0.575Mpa 后经空气冷却塔预冷，空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。 ②预冷： 进入空冷塔的水分为两段。下段为由凉水塔来的冷却水，经循环水泵加压入空冷塔中部自上而下出空冷塔回凉水塔。上段为由水冷塔来的冷却水，经水冷塔与由分馏塔来污氮气热质交换冷却后由冷冻水泵加压，送入空气冷却塔顶部，自上而下出空气冷却塔回凉水塔。空气经空气冷却塔冷却后，温度降至18℃。 ③纯化： 空气经空气冷却塔冷却后进入切换使用的分子筛纯化器1#或2#，空气中的二氧化碳、碳氢化合物及残留的水蒸汽被吸附。 分子筛吸附器为卧式双层床结构，下层为活性氧化铝，上层为分子筛，两只吸附器切换工作。当一台吸附器工作时，另一台吸附器则进行再生、冷吹备用。由分馏塔来的污氮气，经蒸汽加热器加热至-170℃后，入吸附器加热再生（高温再生时，再生气经蒸汽加热器及电加热器加热至260℃后，入吸附器加热再生），脱附掉其中的水份及CO2，再生结束由分馏塔来的污氮气冷吹，然后排入大气放空。 ⑵空气液化 空气经净化后，由于分子筛的吸附热，温度升至～20℃，然后分两路： 第一路：空气在低压主换热器中与返流气体(纯氮气、压力氮气、污氮等)换热达到接近空气液化温度约-173℃后进入下塔进行精馏； 第二路：空气进入增压空气压缩机1段进行增压，压缩后的这部分空气又分为二部分： ① 相当于膨胀空气的这部分空气从增压空气压缩机的Ⅰ段抽出，经膨胀机驱动的增压机，消耗掉由膨胀机输出的能量，使空气的压力得以进一步提高，增压后进入高压主换热器。在高压主换热器内被返流气体冷却至152k(-121℃）抽出，进入膨胀机膨胀制冷，膨胀后的空气，经汽液分离器分离后气体部分进入下塔，液体经节流后送入粗氩冷凝器（液空冷源）。 ② 另一部分继续进增压空气压缩机的Ⅱ段增压，从增压空气压缩机的Ⅱ段抽出后，进入高压主换热器，与返流的液氧和其他气体换热后冷却至106K（-167℃）经节流后进入下塔中部； ⑶空气精馏： ①下塔精馏： 在下塔中，空气被初步分离成顶部氮气和底部富氧液态空气。 顶部氮气：顶部气氮在主冷凝蒸发器中液化，同时主冷凝蒸发器的低压侧液氧被气化。绝大部分液氮作为下塔回流液回流到下塔，其余液氮经过冷器，被纯气氮和污气氮过冷并节流后送入上塔顶部作为上塔回流液。 压力氮气：压力氮气从下塔顶部引出来，在低压主换热器中复热后出冷箱。 污液氮：在下塔下部得到污液氮，经过冷器过冷后，节流至上塔上部参与精馏。 富氧液态空气：从下塔底部抽出的富氧液空在过冷器中过冷后，一部分作为粗氩冷凝器冷源，另一部分经节流送入上塔中部作回流液。 ②上塔精馏： 经上塔的精馏，在顶部得到产品氮气，在上部得到污氮气，底部得到液氧。 液氧：液氧从上塔底部通过管道导入主冷凝蒸发器中，在主冷凝蒸发器中被来自下塔的压力氮气汽化,汽化后的低压工艺氧气通过管道导入上塔。液氧在主冷凝蒸发器底部导出经高压液氧泵加压，然后在高压换热器复热后以4.7MPa(G)的压力作为气体产品出冷箱。 污气氮：污气氮从上塔上部引出，并在过冷器中复热后，部分低压主换热器中复热后做为分子筛纯化器的再生气体；其在余高压主换热器中复热后，进入水冷塔作为冷源。 纯气氮：纯气氮从上塔顶部引出， 在过冷器及低压主换热器中复热后出冷箱，作为产品送往氮压机，多余部分送往水冷却塔中作为冷源冷却外界水。 氩馏份：从上塔相应部位抽出氩馏份送入粗氩冷凝器，粗氩冷凝器采用过冷后的液空作冷源，氩馏份直接从