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1、XX双甲培训教材 目录目 录空分培训教材第一节 概述1第二节 空气的性质及分离原理1第三节 流程叙述13第四节 主要设备介绍17变换工段培训教材第一节 一氧化碳变换反应基本原理18第二节 一氧化碳变换反应催化剂22第三节 一氧化碳变换工艺条件的选择24第四节 一氧化碳变换的工艺流程25第五节 主要控制回路及装置特点26第六节 主要设备介绍26低温甲醇洗工段培训教材第一节 甲醇洗净化工艺的理论基础28第二节 工艺流程说明35第三节 主要控制回路及流程特点37第四节 主要设备介绍37甲醇合成与精馏培训教材第一节 概 述43第二节 甲醇的性质及合成理论43第三节 合成甲醇催化剂51第四节 工艺流程叙
2、述53第五节 主要设备介绍56二甲醚合成与精馏培训教材第一节 概 述58第二节 二甲醚的性质及合成理论58第三节 二甲醚催化剂61第四节 工艺流程叙述61第五节 主要设备介绍62压缩机组培训教材第一节 压缩机概述65第二节 离心式压缩机及汽轮机的基本原理和结构66第三节 离心式压缩机、汽轮机运行有关概念77第四节 离心式压缩机组辅助系统83第五节 离心式压缩机工况调节的几种方法89第六节 双甲车间压缩机组的介绍91 2渭化双甲培训教材 空分工段空分培训教材第一节 概述空气是一种取之不尽的天然资源，它由具有丰富用途的氧气、氮气、氩气等气体组成。这些气体在空气中是均匀地相互混合在一起的，要将他们分
3、离开来是比较困难的，为此近百年来，随着工业技术的发展，对空气的分离形成了三种技术方法：吸附法、膜分离法及低温法。吸附法是一种利用分子筛对不同分子的选择吸附性能来达到最终分离目的的技术，该技术流程简单，操作方便，运行成本低，但获得高纯度产品较为困难，而且装置容量有限，所以该技术有其局限的应用范围。膜分离法利用的是膜渗透技术，利用氧、氮通过膜的速率的不同，实现两种组分的粗分离。这种方法装置更为简单，操作方便，投资小但产品只能达到28% -35%的富氧空气，且规模只宜中小型化，只适用于富氧燃烧及医疗保健领域应用。低温法是利用空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程，将空气液化，并通过精馏来达到不
4、同组分分离的方法。这种方法较前两种方法可实现空气组分的全分离、产品精纯化、装置大型化、状态双元化（液态及气态），故在生产装置工业化方面占据主导地位。和传统的分离相比，这些气体的分离需在100K以下的低温环境下才能实现，所以称之为低温法（或深冷法）。我们在这所要介绍的就是低温法空气分离技术。第二节 空气的性质及分离原理一空气的一般性质空气是一种混合物,除含有其固定的氧、氮、氦、氖、氩、氪、氙、氡组份外，还含有水蒸气、二氧化碳、乙炔以及少量机械杂质，其组成如表1所示，各组分气体的物化参数如表2所示:表1 空气的组成成分体积 %重量 %成分体积 %重量 %氧20.9323.1氪1.0810-4310
5、-4氮78.0375.6氙0.0810-40.410-4氩0.9321.286氡610-10二氧化碳0.030.046氢0.510-40.03610-4氖(15-18)10-41210-4臭氧(0.01-0.02) 10-40.210-4氦(4.6-5.3)10-40.710-4表2 几种气体的基本物化常数名称分子式分子量气体重度正常沸点(760mmHg)临界点760mmHg温度液体重度温度压力kg/m3K/kg/m3()K/大气压空气28.951.29378.81/-194.35861(-194)132.51/-140.6538.4氧O2321.42990.19/-182.971140(-1
6、82.8)154.34/-118.8249.71氮N228.0161.250777.35/-195.81808(-196)126.03/-147.1333.49氩Ar39.941.78287.46/-185.71374(-183)150.73/-122.4348二氧化碳CO244.011.977194.96/-78.21155(-50)304.26/-31.172.9乙炔C2H226.021.1747升华189.56/-83.6613(-80)308.71/35.5561.65氙Xe131.35.86165.15/-108氪Kr83.83.74119.95/-153.2209.4/-63.75
7、54.3二. 空气分离的基本原理 空气压缩、空气净化、换热、制冷与精馏是空分的五个主要环节。现以此来做理论介绍：1.制冷空气是在-170以下的精馏塔中进行分离的,所以说通过制冷,获得所需的低温并维持这个环境,是空气分离的基本前提条件。制冷的方法有两种:节流与膨胀。为了直观地描述这两种热力学过程，先引入温熵图。(1).温熵图（T-S图）温熵图是以温度为横坐标，熵为纵坐标的热力学函数图。图中向上凸起的曲线叫“饱和曲线”，饱和曲线有两部分组成，左半边称为饱和液体线，右半部分称为饱和蒸汽曲线,两条曲线的汇合点称为临界点.在临界点所对应的温度称为临界温度,对应的压力称为临界压力。临界点是气体与液体相互转
8、化的极限(见图1)图1 温熵图(TS图)饱和曲线和临界点将此图分为三个区域（见图2）: T IIII IIS 图2 T S图I区：临界温度以下，饱和液体曲线左边的区域为过冷液相区。II区：饱和液体曲线和蒸汽曲线下面的区域为气液共存区。III区：临界温度以上，饱和蒸汽曲线右测区域为过热蒸汽区。临界点的存在说明：只有气体的温度低于其临界温度时，该气体才可能变成液体。焓、熵与压力温度一样，都是状态参数，当物质的状态确定后，它的焓、熵也随之确定。熵代表了流体在流动时所携带的能量，单位是KJ/Kmol。焓（单位质量的焓）比内能PV，其中PV为流体受到的推动力，P为流体的压力，V为流体的比容。流体的内能由
9、内动能与内位能组成。温度越高，内动能越大。内位能不仅与温度有关，更主要的取决于分子间的距离，即决定于比容，比容越大内位能越大。流体的熵的变化等于外界传递进来的热量与传热时流体的绝对温度之比：S=Q/T如果传递热量过程中温度不是常数，则当流体由状态1状态2的熵变应为： S=12dQ/ T熵的绝对值和焓及内能一样,在工程计算中无关紧要,我们所关心的只是它们的相对变化量.(2).节流过程当一定压力的流体在管内流经一个缩孔或阀门时,由于流通截面突然缩小,流体中会发生激烈扰动,产生旋涡、碰撞、摩擦，流体在克服这些阻力的过程中，压力下降，使阀门后的压力P2低于阀门前的压力P1(见图3)，我们把这种因流体流
10、动遇到局部阻力而造成的降压过程称之为节流。流体在管道内流动和流经各种设备时也存在着流动阻力，压力也有所下降，所以如果泛指节流过程，也包括流体流经管道与设备时的压降过程。从能量转换的观点来看，由于工质流经节流阀的速度很快，膨胀后来不及与周围环境进行热量交换，并且节流阀安装在保冷箱内，四周传给的热量可以忽略不计，因此节流过程可看成是绝热过程。同时，流体流经阀门时与外界没有功交换，在既无能量收入又无支出的情况下，流体在节流前后的能量应不变，即节流前后的焓值相等i1=i2,这说明节流本身并不产生冷量。节流过程是一个等焓过程，理想气体的焓只是温度的函数，所以理想气体节流后温度并不发生变化。而实际气体的焓
11、值是温度和压力的函数，因此实际气体 图3 节流示意图 节流后的温度存在变化，归纳为三种情况：下降、不变、上升。温度变化与否同节流工质的性质和节流前的状态有关。图4给出的是由实验方法得到的空气节流转化曲线。转化曲线将坐标分割成两部分,内侧为制冷区，即工质节流前处于该区域的某个状态，经节流后温度将下降；外侧为制热区，即工质在节流前处于该区域的某个状态，节流后温度将升高。氧、氮、氢、二氧化碳等工质均存在相似的转化曲线。图4 空气转化曲线 从上图可以得知，在相当大的范围内，空气节流后温度都会下降（氧、氮也是如此）。在常温范围内，空气节流后的温度变化，可以用每降低一个大气压所降低的温度ai来表示:ai=
12、(0.2680.00086P)(273/T)2 /大气压式中P、T分别表示节流前空气的绝对压力（大气压）和绝对温度（K）。这样，当空气从压力P1节流到P2时，产生的温降为: Tai（P1-P2）=aiP 从温降的表达式可以看出，节流前的气体温度越低，节流前后压差越大，节流所获得的温降就越大。氧、氮气节流温降的计算经验公式也与此类似。利用以上公式，可以指导我们进行空气节流制冷的实际应用。(3).等温节流制冷量既然通过节流可以降低温度，那么节流后的工质相对于节流前的温度就具备一定的制冷能力，我们把这个制冷能力称为等温节流制冷量（图5）单位质量工质的制冷量: q=CP1T即： q= CP1 ai（P1-P2）H3 H2( H1=H2 ，H0=H3) H0 H1(CP1：工质在P1下的平均定压比热) 图5 一次节流循环示意图从计算结果来看，等温节流制冷量等于压缩机等温压缩前后的焓差。事实上，如
