空分相关概念

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1、名词解释温度: 温度是表示物体的冷热程度。 临界温度:各种气体都有一个特殊的温度,在这个温度以上,无论怎样提高压力,气体都不 会液化,只有低于这个温度,气体才有可能液化,这个温度叫临界温度。压强:单位面积上的压力的大小。单位为牛顿/平方米(N/m2)或帕斯卡(pa).比容:单位重量气体所具有的容积。气体的基本状态有:温度、压力、比容、内能、焓、熵。 重量百分数:混合气体中某一组成气体的重量占混合气体总重量的百分比。容积百分数:组成气体的分容积占混合气体总容积的百分数。沸点: 液体沸腾时的温度。重量比热:1千克物资温度升高1 C所需的热量。冷量: 为了获得并维持低温,将热量自低温排至外界,这部分

2、热量,称为冷量。流动能:流体流动时,后面的流体推动前面的流体,做了推进功,这个功转化为流体所携焓: 表示物质内部具有的一种能量的物理量,也就是一个表示物质状态的参数,等于热 力学能与流动能之和,单位是能量的单位KJ或KJ/Kg.熵: 与温度/压力/焓等一样,也是反映物质内部状态的一个物理量,表示过程方向性 的一个状态参数,在制氧机中的节流阀的节流膨胀和膨胀机的膨胀过程均可以看成绝热过 程,但节流膨胀不可逆,所以为熵增过程,膨胀机膨胀过程是绝热可逆的,所以为等熵过程单 位 J/mol.K kJ/kmol.Kg。内能: 分子的不停运动而具有动能,工质分子间有作用力存在而具有位能。工质内部的动 能和

3、位能之和,称为工质的内能。气化潜热:将 1KG 液体变成气体,所需吸收热量。干度: 1KG 湿蒸汽中蒸汽所占的重量百分率。精馏;为使液化空气完全分离成氧和氮,需要交替进行多次的蒸发和冷凝过程,以获取纯氧和纯氮。湿度: 液体量占汽液总量的百分比。节流: 由于流动遇到局部阻力而造成有较大压力降落的过程。制冷: 通过消耗功对气体进行压缩,然后再进行膨胀,这种获得低温过程叫制冷。露点: 气相中某组分蒸汽分压力对应的饱和温度。相对湿度:是实际含水量与饱和含水量的比值。流体: 液态和气态物质,无一定形状能自由流动,这类物质统称流体物质有几种状态:固态液态和气态,固态具有一定形状和一定的体积,液体虽有一定的

4、 体积,可以 取任意的形状,气体可具有任意的形状和体积流量: 是指单位时间内流过任一流通面积的流体单位 kg/h,m3流速: 是指单位时间内流体在流动方向上流过的距离单位 m/s.气化: 物质由液相变成气相的过程称为气化冷凝: 物质由气相变成液相的过程称为冷凝保温: 为减少设备管道及其附件向周围环境散热,在其表面增设保温层的措施摩尔: 是表示物质量的单位在数量上等于该气体的分子量热的传递:由于系统内两部分之间的温度不同而引起的热量总是自动地从温度较高的物体传 给温度较低物体的过程吸收: 就是适当的液体与气体混合物相接触,气体混合物中的一个组分或几个组分溶解到 液体中,从而达到与其余组分分离的目

5、的挥发度:通常用来表示在一定温度下饱和蒸汽压力的大小,对处在相同温度下的不同物质, 饱和蒸汽压力大的称为易挥发物质,否则就是难挥发组分膨胀机制冷量:是指通过对外作功,从气体中取走的能量的多少,即膨胀机进口与出口气体 焓值之差。 焓差也就是表示每公斤分子膨胀气体的制冷量,通常叫单位制 冷量,膨胀机的总制冷量=膨胀量单位制冷量。10000 空分用膨胀机采用什么方法调节制冷量?10000 空分用透平膨胀机采用电动机制动,特点是在不同的负荷下转速基本保持不变, 为了保持高的效率,不适宜用节流调节方式,而应该采用量调节方式,即采用转动喷嘴叶片 调节,使喷嘴出口的宽度发生变化,从而改变了喷嘴环的总通道截面

6、积,调节了膨胀量。什么叫再生?再生有哪些方法?再生就是吸附的逆过程,由于吸附剂吸饱被吸组分后,就失去了吸附能力,必须采取一 定的措施,将被吸组分从吸附剂表面赶走,恢复吸附剂的吸附能力,这就是“再生”。再生 的方法有两种:一是加温再生或热交变再生,是常用的方法,另一种再生方法叫降压再生或 压力交变再生。什么叫回流比?它对精馏有什么影响? 在空气精馏中,回流比一般是指塔内下流液体量与上升蒸汽量之比,它又称液气比。精 馏产品的纯度,在塔板数一定的条件下,取决与回流比的大小。回流比大时所得到的气相氮 纯度高,液相氧纯度就低。回流比小时得到气相氮纯度低,液相氧纯度就高。什么叫液悬? 在精馏塔内,液体沿塔

7、板通过溢流斗逐块下流,与温度较高的蒸汽在塔板上接触,发生 传热和部分蒸发、部分冷凝的过程。如果塔板上的液体难于沿溢流斗流下,造成溢流斗内液 面越涨越高,直至与塔板上的液面相平,液体无法下流,就叫“液悬”或“液泛”。空分装置启动时为什么要缩短切换时间? 切换式板式换热器为保证自清除,其冷端温差必须控制在允许温差范围内,在空分装置 启动时,切换式换热器的温度随时间不断降低,冷端温差较大,为确保板式换热器的自清除, 必须缩短切换周期。下塔液面突然升高的原因有哪些? 液空节流阀堵塞,液空管线不畅等可以造成下塔液空无法顺利打入上塔参与精馏从而造 成下塔液面突然升高,另外,下塔阻力下降,塔板液体大量下流,

8、也可造成下塔液面突然升在接触氮气时应注意什么? 氮气为无色、无味、无毒的惰性气体,它本身对人体无甚危害,但空气中氮含量增高时 氧含量减少,使人呼吸困难,若吸入过多氮气,会因严重缺氧而窒息死亡,因此,应避免将 氮气排入室内,检修充氮设备时须用空气置换。为什么精馏塔要设置过冷器?(1) 为了减少液空、液氮节流后的气化率;(2) 低温氮气、污氮气经过冷器后温度升高,缩小了切换式换热器的冷端温差;(3) 过冷器还起到调配冷量的作用。启动氩塔时必须具备哪些条件?(1) 主塔工况稳定;(2)氧氮产品纯度较高;(3)主冷液面较高且稳定;(4)有充足的制冷量。冷冻机预冷系统发生故障时,对空分设备的运转有何影响

9、应该如何操作?分子筛的工作范围一般在815C;在这个范围内能够正常工作,一但超出这个范围将会增加负荷量,降低吸附效果甚至失去吸附作用。当冷冻机发生故障时,空气进入分子筛吸附 器的温度升高,空气中饱和含水量也增高,在吸附周期后期将会有大量二氧化碳未能被清除, 而被带入主热交换器、液化器堵塞,精馏塔阻力上升。严重时必须停止运转,重新全面加温。氧产量达不到指标有哪些原因?加工空气量不足。氮平均纯度过低。主冷换热不良。设备阻力增加。 氧气管道、容器存在泄漏。离心式液氧泵在启动时应注意哪些问题? 加温吹除合格;点动电机检查旋转方向;对泵进行盘车; 进行充分预冷; 在启动时,一定要稍开出口阀或打开出口排液

10、阀,防止出口超压。膨胀机轴承温度过低是什么原因造成的? 密封气的压力过低,应调整至正常值; 密封磨损,间隙增大,必须更换密封套; 若在停机期间,发生轴承温度过低,可通过预先加强润滑油的油循环来提高温度。 氧的性质是什么?氧是一种无色无味的气体,标准状态下密度是1.430kg/m3,比空气略重,较难溶于水, 化学性质非常活泼,能够与很多物质发生化学反应,同时放出热量,反应剧烈时还会燃烧发 光,在标准大气压下,氧在90.188k时变为易流动的淡蓝色液体,在54.4k时凝固成淡蓝色 固体结晶,由于氧的化学性质活泼,是一种强氧化剂,所以氧同碳氢化合物混合会引起爆炸 事故,因此,液氧必须严格避免同各种油

11、脂、润滑油、炭、木材、沥青、纺织物品接触。分离空气有哪几种方法? 低温法:先将空气通过压缩、膨胀降温,直至空气液化,再利用氧氮的气化温度(沸点)不 同,沸点低的氮相当于氧要容易气化这个特点,在精馏塔内让温度较高的蒸汽与温度较低的 液体不断相互接触,液体中的氮较多地蒸发,气体中的氧较多地冷凝使上升蒸汽中的含氮量 不断提高,下流液体中的含氧量不断增大,以此实现将空气分离。吸附法:它是将空气通过充填有某种多孔性物质分子筛的吸附塔,利用分子筛对不同的分 子具有选择性吸附的特点,将空气分离。膜分离法:它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性,实现空气的分离。节流与等熵膨胀有哪些不同? 从理论上讲,对于气体的绝

12、热膨胀,无论从温度效应及制冷量来看等熵膨胀比节流膨胀 要有效的多,除此之外,等熵膨胀还可以回收膨胀功,因而可提高循环的经济性。在实用方 面还有以下不同: 节流过程用节流阀,结构简单,也便于调节;等熵膨胀则需要膨胀机,结构复杂。 在膨胀机中不可能实现等熵膨胀过程,因而实际上得到的温度效应及制冷量比理论值要小, 这就使等熵膨胀过程的优点有所减色; 节流阀可以在气液两相区工作,即节流阀出口可以允许很大的带液量;但带液的两相膨胀机 (其带液量尚不能很大)现在还在研制和试用阶段; 初温越低,节流同等熵膨胀的差距越小,此时应用节流较有利。氩馏份含氮量发生变化的原因是什么?如何调整? 一般氩馏份的抽口设在上

13、塔提馏段含氩量最多稍低一点的地方,抽口不变,氩馏份的富 集区却随着系统的波动而上下波动,含氮量发生变化的原因大致有以下几种。由于设计失误,抽口设计偏上。由于系统上塔压力低,导致含氮量偏大,提高上塔压力。 由于氧气的抽取量大,减少氧气量。膨胀量大导致氩馏份含氮量大,适当减少膨胀量。如何保证氩馏份含量的稳定?如果氩馏份含氧过高,将导致粗氩产品含氧量增高,产量降低,氩的提取率降低,如果 氩馏份含氮量增高,使粗氩塔冷凝器温差减小,甚至降为零,这样粗氩气冷凝量减少或者不 冷凝,粗氩塔无法正常工作,导致塔板漏液,最终破坏了上塔精馏工况,氧纯度被破坏。当 氩馏份不符合要求含氮量过大时,可关小送氧阀开大排氮阀

14、,这时,提留段的富氩区上升, 氩馏份中的含氮量下降;同时含氧量增加,含氩量也有所下降,当馏份中含氩量过低时,关 小液氮调节阀,提高排氮纯度,可提高馏分中的含氩量。送入上塔的膨胀空气过热度对精馏有什么影响?从有利于精馏方面考虑,因塔板上的气、液都处于饱和状态,又称在膨胀空气吹入上塔 时,最好也能达到饱和状态,从补偿塔的冷损考虑,膨胀空气入上塔的状态则以含有少量液 体的气液混合物为宜。但是,由于受膨胀机结构所限,空气在膨胀机出口即不能达到饱和, 更不能产生液体。否则膨胀机就会发生液击事故,造成膨胀机损坏。入上塔膨胀空气的量及 过热度对精馏都有较大影响。膨胀空气入口处塔板上的液体会大量蒸发,塔板温度

15、升高,精 馏段回流比下降,精馏能力下降。若吹入量过大,过热度过高甚至会破坏精馏工况,产品纯 度降低,提取率下降。一、为什么氧压机中凡和氧气接触的零件大都用铜或不锈钢? 纯净的氧气有着强烈的氧化作用,特别是在压缩过程中温度比较高的条件下,与氧气接 触的部件更容易被氧化而锈蚀。锈蚀不仅是对零部件是一种不可允许的损坏,而且锈蚀以后 容易有铁锈层剥落,在氧气气流的冲击下产生火花,引起着火和爆炸事故。二、什么叫物质的饱和蒸汽压?在一密闭容器中,在一定温度下,当液体分子的汽化速度和气体分子的冷凝速度相等时, 气液两相温度相等,系统不在随时间而改变,这种状态称为气、液两相处于平衡状态。处于 相平衡下的蒸汽称

16、为该温度下的饱和蒸汽。气体所表现出的压强为该物质在该温度下的饱和 蒸汽压。三、关于膨胀量的确定: 膨胀量的大小取决于精馏系统的允许范围,过多的抽取空气,将导致精馏工况恶化,使 产品纯度下降,严重时甚至精馏段的破坏。四、叙述精馏塔板上热质交换过程: 在精馏塔板上,当处于冷凝温度的氧氮混合气穿过塔板时,与塔板上比它温度低的氧、 氮组成液体接触,气体中高沸点氧气部分冷凝成液体,并放出冷凝潜热,液体中低沸点氮组 份部分蒸发,并吸收热量、每经过一块塔板,即进行一次蒸发冷凝过程,气体中氮组份不断 增加,液体中氧组份也增加。经过数块塔板的换质换热,最后空气中氧氮即可分离。五、主冷液面下降是什么原因?应如何处理?(1) 氧气抽取量大,应当减少

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