第二章、深冷液化技术的空气分离.ppt

; 内容概要;; ; ;空分的含义：简单说就是利用物理或者化学方法将将空气混合物各组进行分开，获得高纯氧气和高纯氮气以及一些稀有气体的过程。 空分分离的方法和原理： 　　　空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在，均匀地混合在一起，通常要将它们分离出来比较困难，目前工业上主要有３种实现空气分离方法。 １）深冷法（也称低温法）：先将混合物空气通过压缩、膨胀和降温，直至空气液化，然后利用氧、氮汽化温度（沸点）的不同（在标准大气压下，氧的沸点为﹣１８３℃；氮的沸点为﹣１９６ ℃，沸点低的氮相对于氧要容易汽化这个特性，在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触，低沸点组分氮较多的蒸发，高沸点组分氧较多的冷凝的原理，使上升蒸气氮含量不断提高，下流液体中的氧含量不断增大，从而实现氧、氮的分离。要将空气液化，需将空气冷却到﹣１７３ ℃以下的温度，这种制冷叫深度冷冻（深冷）；而;　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。 ３）膜分离法：利用一些有机聚合膜的潜在选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧气穿过膜的速度比氮快的多的特点，实现氧、氮的分离。这种分离方法得到的产品纯度不高，规模也较小，目前只适用于生产富氧产品。 ;2.2空气的组成;2.2空气的组成;2.3空气分离的基本过程;2.3空气分离的基本过程;2.3空气分离的基本过程;3、空分装置类型;4、氧、氮的应用;氮气主要用于生产合成氨,另外还广泛地用于化工、冶金、原子能、电子(石油、玻璃、食品等工业部门作保护气。 液氮可用于国防工业,作为火箭燃料的压送剂和作宇宙航行导弹的冷却装置。此外,液氮还广泛地用于科研部门作低温冷源,以及用于金属的低温处理、生物保存、冷冻法医疗和食品冷???等。;第二节 空气的净化;;; ;一、机械杂质的脱除;1.拉西环式过滤器;2.油浸式过滤器;3.袋式过滤器;4.干带式过滤器;5.自洁式空气过滤器;5.自洁式空气过滤器;5.自洁式空气过滤器;5.自洁式空气过滤器;5.自洁式空气过滤器;二、水分、二氧化碳和乙炔的脱除;(一)空气预冷系统;(二)分子筛吸附法; ;2.吸附原理;3 分子筛吸附的特点;4.吸附剂的吸附容量;吸附容量随吸附质分压的增加而增大,但增大到一定程度以后,吸附容量大体上与分压力无关。 吸附容量随吸附温度的降低而增大,所以应尽量降低吸附温度(温度增加不利于吸附过程) 流速越高,吸附剂的吸附容量越小吸附效果越差。流速不仅影咱吸附能力,而且影响气体的干燥程度。;5.大气中有害杂质的吸附及其影响;6.吸附剂的再生;第三节 空气的液化; ;正反同时进行;二.空气的温-熵图;节流膨胀;T2―Tl;三、空气的液化循环;1.以节流膨脓为基础的循环;林德循环是以节流膨胀为基础的液化循环,其温降小,制冷量少,液化系数及制冷系数,而且节流过程的不可逆损失很大并无法回收。而采用等熵膨胀,气体工质对外做功,能够有效地提高循环的经济性。 (1)克劳特循环 1902年,克劳特提出了膨胀机膨胀与节流相结合的液化循环称之为克劳特循环,其流程及在T-S图中的表示见图⒈10。;2.以等熵膨胀与节流相结合的液化循环;该循环是一种低压带澎胀机的液化循环,由于节流前的压力低, 节流效应很小,等焓节流制冷量也很小,所以这种循环可认为是以等熵膨胀为主导的液化循环,此液化循环是在高效离心透平式膨胀机问世后,1937年原苏联院士卡皮查提出的,因此称为卡皮查循环。其流程示意图及在T-S图中的表示见图⒈11。;卡皮查循环 ;第四节 空气的分离;;补充知识：精馏;-、单级精馏;二、双级精馏;三、空分塔的种类;1.筛板塔;2.泡罩塔;①变负荷的适应性较强,在减少蒸气量和短期停车时,不易发生塔板上液体的泄漏。稳定性要求较高的塔段,采用泡罩塔与筛孔板间隔设置的方案比较好。 ②泡罩塔板水平度的要求比筛板塔可适当降低。 ③泡罩板压力降大,结构复杂,造价高。在设计工况下的塔板效率不如筛板塔,同时在停车时还容易发生爆炸,使它的使用受限。 由于泡罩塔板上蒸气流道较大,不易被CO2等固体颗粒堵塞,所以在空分装置下塔的最下面一块塔板通常采用泡罩塔板,用于洗涤空气中的固体杂质。 ;3.填料塔;稳流工况 中间工况 湍流工况 乳化工况 液泛工况 ;;4.规整填料塔;优点;精馏塔;精馏塔;四、空分塔中稀有气体的分布;五、纯氩的制取;第五节 空分流程;我国空分流程的技术发展; ;二、空分流程框图;空分工艺流程图;空