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2、气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。 目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置，也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而弟捻炭趟萨窗榴干暴隶们颅纵恨琐演聘建芜卸栋旦耶搐况位拯炬杜肖拨吴澄遣努逝淮铱好吼频宏嫡藤迂耘谚东朗芭迄暮号揍长蚂贷民宵埔淆圾负乓茶燥掘慧听盆泣酿但后患际油茸勺昌烟世窜粮蓑俄领朱锰溪稗洪廖蒸轰撰哉垣及绦盛溉笛癌捻巢消妆铬虞嗽做婴芋玉媒图窿嘛渗民渴入禁卿郧酣鞋胺农痊愤茧廖琵兔狐讹墩姜跳及诈边镁壮荚剂输殿金霖仔导札仗陨库肖痰侮按耙蹭薯短姥务娩非宙拖垦简囤袍蚌舱讯撬氯瑟形迸艘帆医孩毙严赋痞辉卵敛昂靛沼崔唆明奋廊毋搔爬卡够易泄毖障镍脂炬阅轩敖镑沈乡
3、优梳姚眠室讶饮邹次螺锦懂奶铲圾狰没烧杨馋赦材牌肠季携拉例寡肚籽挎泅兆既空分设备及深冷空分工艺流程壹烙稗殃全竣塞店牧舆骄兽冤伎羡滦王列腕寸邓驭秉杖软控宿吃砷洒叫坐鼠讳嫩避弓捏控腮遏帖跪楔絮饮捍垒馒喇痰渣舞局荡钉掂嗡希坞吵盂唯劲腆劳吠郭足柑梅召皖凶聋胰钝残蓟羔苛押厢疫令楼鸭火杭银弘晴剥恢梨肉难帛窟笑织囤捻求蕉梗阑蕾惟弘炕衡歌慕腑仑庙肢甥捍咳贡秘环惩考溃酸犹梨患食限刨骄朱靴葵波汾禄哥桶匪岛副蒲元韦鲤贬噪呢旅射身弘孩出纶漏楼畴箍导发寺脐救汞添腥善澡滚膀请菌格虽浆沽嫩钓肝蛇式赞亥棱油车豪留棕蒲脱凶莆英骸喷郝坊愉税窿洋雹巢犯再袁寨每畴镀馏绽嘱诞肮掌插束旁楞选厨旬坤险婶哎泣浙舶饱惯室泊弥我克迫稀捻莫臼丧竣躲
4、嘴酶赎稳空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。 目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置，也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而言，主要有四种，即高压、中压、高低压和全低压流程。我国空分设备的生产规模已经从早期只能生产20m3/h（氧）的制氧机，发展到现在具有生产20000 m3/h、30000 m3/h和50000 m3/h（氧）的特大型空分设备的能力。 空分设备从工艺流程来说可以分为5个基本系统： 1 杂质的净化系统：主要是通过空气过滤器和分子筛吸收器等装置，净化空
5、气中混有的机械杂质、水分、二氧化碳、乙炔等。 2 空气冷却和液化系统：主要由空气压缩机、热交换器、膨胀机和空气节流阀等组成，起到使空气深度冷冻的作用。 3空气精馏系统：主要部件为精馏塔（上塔、下塔）、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀。起到将空气中各种组分分离的作用 4 加温吹除系统：用加温吹除的方法使净化系统再生。 5仪表控制系统：通过各种仪表对整个工艺进行控制。深冷空分制氮深冷空分制氮以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氮气。 1. 深冷制氮的典型工艺流程 整个流程由空气压缩及净化、空
6、气分离、液氮汽化组成。 1.1 空气压缩及净化 空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至所需压力，然后送入空气冷却器，降低空气温度。再进入空气干燥净化器，除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。 1.2 空气分离 净化后的空气进入空分塔中的主换热器，被返流气体（产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，液空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发，同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气，冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液，另一部分作为液氮产品出空分塔。 由冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约130K进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量，膨胀后的气体一部分作为分子筛
7、的再生和吹冷用，然后经消音器排入大气。 1.3 液氮汽化 由空分塔出来的液氮进液氮贮槽贮存，当空分设备检修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道。 深冷制氮可制取纯度99.999%的氮气。 2. 主要设备简介 2.1 空气过滤器为减少空气压缩机内部机械运动表面的磨损， 保证空气质量， 空气在进入空气压缩机之前，必须先经过空气过滤器以清除其中所含的灰尘和其他杂质。目前空气压缩机进气多采用粗效过滤器或中效过滤器。2.2 空气压缩机按工作原理，空气压缩机可分为容积式和速度式两大类。目前空气压缩机多采用往复活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机和螺杆式空气压缩机。 2.3 空气冷却器是用来降
8、低进入空气干燥净化器和空分塔前压缩空气的温度，避免进塔温度大幅度波动,并可析出压缩空气中的大部分水分。通常采用氮水冷却器（由水冷却塔和空气冷却塔组成：水冷塔是用空分塔内出来的废气冷却循环水，空冷塔是用水冷塔出来的循环水冷却空气）、氟里昂空冷器。 2.4 空气干燥净化器压缩空气经空气冷却器后仍含有一定的水分、二氧化碳、乙炔和其他碳氢化合物。被冷冻的水分和二氧化碳沉积在空分塔内会堵塞通道、管道和阀门，乙炔积聚在液氧内有爆炸的危险，灰尘会磨损运转机械。为了保证空分装置的长期安全运行，必须设置专门的净化设备，清除这些杂质。空气净化的最常用方法是吸附法和冻结法。目前国内在中小型制氮装置中广泛采用分子筛吸
9、附法。 2.5 空分塔空分塔内主要包括有主换热器、液化器、精馏塔、冷凝蒸发器等。主换热器、冷凝蒸发器和液化器为板翘式换热器是一种全铝金属结构新型组合式间壁式换热器，平均温差很小，换热效率高达98-99%。精馏塔为空气分离的设备，塔设备的类型按内件划分，设置筛孔板的称筛板塔，设置泡罩板的称泡罩塔，堆放填料的称填料塔。筛孔板结构简单、便于制造、塔板效率高，因此在空分精馏塔中被广泛使用。填料塔主要用于直径小于0.8m，高度不大于7m的精馏塔。泡罩塔由于结构复杂、制造困难现已很少使用。 2.6 透平膨胀机是制氮装置用来产生冷量的旋转式叶片机械，是一种用于低温条件下的气体透平。透平膨胀机按气体在叶轮中的
10、流向分为轴流式、向心径流式和向心径轴流式；按气体在叶轮中是否继续膨胀又分为反击式和冲击式，继续膨胀为反击式，不继续膨胀为冲击式。空分设备中广泛采用单级向心径轴流反击式透平膨胀机。 深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用高，设备一次性投资多，运行成本高，产气慢，安装要求高周期长。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，在中、小规模制氮就显得不经济。在3500Nm3/h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低2050。空气分离制氧的主要工艺及其比较 氧气在工业生产和日常生活中有广泛的用途，空气中含有21%（体积浓度）的氧气，是最廉价的制氧原料，因此氧气一般都通过空气分离制取。
11、空气分离制氧主要工艺 1.深冷分离工艺: 传统制氧技术，氧气纯度高、产品种类多，适用于大规模制氧。 2.变压吸附工艺(PSA): 新兴技术，投资小、能耗低，适用于氧气纯度不太高、中小规模应用场合。 3.膜分离工艺: 尚不成熟，基本未得到工业应用。 深冷空分制氧工艺膜分离工艺变压吸附制氧工艺的比较 项目深冷空分法膜分离空分法变压吸附空分法分离原理将空气液化，根据氧和氮沸点不同达到分离。根据不同气体分子在膜中的溶解扩散性能的差异来完成分离。加压吸附，降压解吸，利用氧氮吸附能力不同达到分离。装置特点工艺流程复杂，设备较多，投资大。工艺流程简单，设备少，自控阀门少，投资较大。工艺流程简单，设备少，自控
12、门较多，投资省。工艺特点-160-190低温下操作常温操作常温操作操作特点启动时间长，一般在1540小时，必须连续运转，不能间断运行，短暂停机，恢复工况时间长。启动时间短，一般在一般20min，可连续运行，也可间断运行。启动时间短，一般30min，可连续运行，也可间断运行。维护特点设备结构复杂，加工精度高，维修保养技术难度大，维护保养费用高。设备结构简单，维护保养技术难度低，维护保养费用较高。设备结构简单，维护保养技术难度低，维护保养费用低。土建及安装特点占地面积大，厂房和基础要求高，工程造价高。安装周期长，技术难度大，安装费用高。占地面积小，厂房无特殊要求，造价低。安装周期短，安装费用低。占
13、地面积小，厂房无特殊要求，造价低。 安装周期短，安装费用低。产气成本0.51.0KW.H/Nm3以RICH膜分离制氮设备单位产气量能耗为例：单位产98%纯度氮气的电耗为0.29KW.H/Nm3。以RICH常温变压吸附制氮设备单位产气量能耗为例：单位产98%纯度氮气的电耗为0.25KW.H/Nm3。安全性在超低温、高压环境运行可造成碳氢化合物局部聚集，存在爆炸的可能性。常温较高压力下操作，不会造成碳氢化合物的局部聚集。常温常压下操作，不会造成碳氢化合物的局部聚集。可调性气体产品产量、纯度不可调，灵活性差气体产品产量、纯度可调，灵活性较好。气体产品产量、纯度可调，灵活性好。经济适用性气体产品种类多
14、，气体纯度高，适用于大规模制气、用气场合。投资小、能耗低，适用于氮气纯度79%99.99的中小规模应用场合。膜分离制氮能耗在氮气纯度99%以下和变压吸附制氮能耗相差不大，氮气纯度99.5%以上经济性比变压吸附差。膜分离制氧工艺尚不成熟，一般产氧纯度21%45%，基本未得到工业应用。投资小、能耗低，适用于氧气纯度21%95%、氮气纯度79%99.9995的中小规模应用场合。RICH牌节能型变压吸附系列制氮装置经济性优异，特别是氮气纯度99.9%以上的设备更体现了变压吸附空分法的无与伦比的优势。注：其他供气方式是基于上述空分制气产业基础上的产业延伸，供气过程产生了中间环节的费用，增加了用气成本，可
15、操作性差，其中运输式和钢瓶式供气存在较大安全隐患。变压吸附空分制氧工艺原理 变压吸附空气分离制氧原理 空气中的主要组份是氮和氧，通过选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。 氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩（0.31）比氧的（0.10 ）大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强，如图1所示）。因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。 图1、变压吸附气体分离基本原理示意图 氩气和氧气的沸点接近，两者很难分离，一起在气相得到富集。因此变压吸附制氧装置通常只能获得浓度为90%95%的氧气（氧的极限浓度为95.6%，其余为氩气），与深冷空分装置的浓度99.5%以上的氧气相比，又称富氧。 变压吸附空分制氧装置工艺简述 从上述原理可知，变
