空气深冷液化分离装置课件.ppt

1、项目一项目一 空气分离空气分离空气深冷液化分离装置（简称空分装置、空分设备或制氧机），空气深冷液化分离装置（简称空分装置、空分设备或制氧机）， 是是利用深度冷冻原理将空气液化，利用深度冷冻原理将空气液化， 然后根据空气中各组分的沸点不同然后根据空气中各组分的沸点不同， 在精馏塔内进行精馏，在精馏塔内进行精馏， 获得氧、氮以及一种或几种稀有气体的装获得氧、氮以及一种或几种稀有气体的装置。氧气可用于煤气化及煤气化联合发电；置。氧气可用于煤气化及煤气化联合发电； 氮气用于合成氨生产化氮气用于合成氨生产化肥、硝酸、塑料等。肥、硝酸、塑料等。空气是一种均匀的多组分混合气体，空气是一种均匀的多组分混合气体

2、， 根据地区条件的不同，根据地区条件的不同， 空气中空气中的二氧化碳、水蒸气以及乙炔等碳氢化合物的含量也有所不同。空气的二氧化碳、水蒸气以及乙炔等碳氢化合物的含量也有所不同。空气的组成及各组分的沸点见的组成及各组分的沸点见表表。空气主要由氧和氮组成，空气主要由氧和氮组成， 二者占以上，二者占以上， 其次是氩，其次是氩， 占占. 。下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离另外，另外， 在空气中还有机械杂质、水蒸气、二氧化碳、乙炔和其他碳在空气中还有机械杂质、水蒸气、二氧化碳、乙炔和其他碳氢化合物。这些杂质的存在会影响空分装置的正常、安全运行以及分氢化合物。这些杂质的存在会影响空分装置的正常、安全

3、运行以及分离产品的质量，离产品的质量， 因此，因此， 必须在生产过程中除去有害气体和杂质。必须在生产过程中除去有害气体和杂质。一、空分装置发展简况一、空分装置发展简况 年，年， 德国林德公司在冷冻机械制造公司的实验室开始空气德国林德公司在冷冻机械制造公司的实验室开始空气液化研究。液化研究。 年，年， 林德公司制成第一台采用高压节流制冷循林德公司制成第一台采用高压节流制冷循环的工业制氧机，环的工业制氧机， 氧生产能力达氧生产能力达 ， 开辟了低温精馏空开辟了低温精馏空气，气， 工业制取氧气的工艺流程。工业制取氧气的工艺流程。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离随后的发展主要有：随后的

4、发展主要有： 在制冷循环中膨胀机的使用和改造；在制冷循环中膨胀机的使用和改造； 冻结法清冻结法清除空气中的水分和二氧化碳；除空气中的水分和二氧化碳； 高效板翅式换热器的使用；高效板翅式换热器的使用； 应用常温应用常温分子筛吸附空气中的杂质；分子筛吸附空气中的杂质； 电子计算机自动控制；电子计算机自动控制； 液氧泵内压缩流液氧泵内压缩流程取代氧压机；程取代氧压机； 规整填料塔的使用等。规整填料塔的使用等。二、空气分离的基本过程二、空气分离的基本过程从原理上划分，从原理上划分， 空气分离主要包括下列过程。空气分离主要包括下列过程。. 空气的过滤和压缩空气的过滤和压缩大气中的空气首先经过空气过滤器过

5、滤掉灰尘等机械杂质，大气中的空气首先经过空气过滤器过滤掉灰尘等机械杂质， 然后在然后在空气透平压缩机中被压缩到所需的压力，空气透平压缩机中被压缩到所需的压力， 压缩产生的热量被冷却水压缩产生的热量被冷却水带走。带走。. 空气中水分和二氧化碳等杂质的清除空气中水分和二氧化碳等杂质的清除上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离加工空气中的水分和二氧化碳，加工空气中的水分和二氧化碳， 若进入空分装置的低温区，若进入空分装置的低温区， 会形成会形成冰和干冰阻塞换热器的通道和塔板上的小孔，冰和干冰阻塞换热器的通道和塔板上的小孔， 因而用分子筛吸附器因而用分子筛吸附器来预先清除空气中的水分和二氧化

6、碳。分子筛吸附器一般成对切换使来预先清除空气中的水分和二氧化碳。分子筛吸附器一般成对切换使用，用， 一台工作时另一台再生。一台工作时另一台再生。. 空气冷却与液化空气冷却与液化空气的冷却是在主换热器中进行的。在其中，空气的冷却是在主换热器中进行的。在其中， 空气被来自精馏塔的空气被来自精馏塔的返流气体冷却到接近液化温度。与此同时，返流气体冷却到接近液化温度。与此同时， 冷的返流气体被复热。冷的返流气体被复热。. 冷量的制取冷量的制取由于绝热不足造成的冷量损失、换热器的复热不足损失和冷箱中向外由于绝热不足造成的冷量损失、换热器的复热不足损失和冷箱中向外直接排放低温流体等因素，直接排放低温流体等因

7、素， 分馏塔需要补充冷量。分馏塔需要补充冷量。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中等熵膨胀和等温节流效应而获分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中等熵膨胀和等温节流效应而获得的。得的。. 精馏精馏在精馏塔中，在精馏塔中， 气体自下而上流动，气体自下而上流动， 而液体自上而下流动，而液体自上而下流动， 两流体之两流体之间进行热质交换，间进行热质交换， 实现氧、氮的分离。由于氧、氮组分沸点不同，实现氧、氮的分离。由于氧、氮组分沸点不同， 氮比氧易蒸发，氮比氧易蒸发， 氧比氮易冷凝。气体逐板通过时，氮的浓度不断增氧比氮易冷凝。气体逐板通过时，氮的浓度不断增加

8、，加， 只要有足够多的塔板，只要有足够多的塔板， 在塔顶即可获得高纯度的氮气；在塔顶即可获得高纯度的氮气； 反之液反之液体逐板下降时，体逐板下降时， 氧的浓度不断增加，氧的浓度不断增加， 在下塔底部可获得富氧液化空在下塔底部可获得富氧液化空气，气， 在上塔底部可获得高纯度氧气。在上塔底部可获得高纯度氧气。. 危险杂质的排除危险杂质的排除空气中的危险杂质是碳氢化合物，空气中的危险杂质是碳氢化合物， 特别是乙炔。特别是乙炔。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离在精馏过程中如乙炔在液化空气和液氧中浓缩到一定程度，在精馏过程中如乙炔在液化空气和液氧中浓缩到一定程度， 就有发就有发生爆炸的可

9、能，生爆炸的可能， 因此乙炔在液氧中的含量不得超过因此乙炔在液氧中的含量不得超过. ，可通过从液氧蒸发器中连续排放部分液氧来防止碳氢化合物浓缩，可通过从液氧蒸发器中连续排放部分液氧来防止碳氢化合物浓缩。另外，。另外， 当在液氧蒸发器中不断抽取液氧时，当在液氧蒸发器中不断抽取液氧时， 也能防止碳氢化合物也能防止碳氢化合物浓缩。浓缩。三、空分装置的类型三、空分装置的类型根据冷冻循环压力的大小不同，根据冷冻循环压力的大小不同， 空分装置分为高压（空分装置分为高压（ ）、中压（）、中压（. . ）、低压（小于）、低压（小于 ） 三三种基本类型。种基本类型。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分

10、离高压装置一般为小型制取气态产品和液态产品的装置；高压装置一般为小型制取气态产品和液态产品的装置； 中压装置主中压装置主要为小型制取气态产品的装置；要为小型制取气态产品的装置； 低压装置多为中型或大型制取气态低压装置多为中型或大型制取气态产品的装置。产品的装置。四、氧、氮的应用四、氧、氮的应用. 氧的应用氧的应用（）（） 炼钢：炼钢： 降低含碳量，降低含碳量， 清除杂质，清除杂质， 提供热量；提供热量；（）（） 高炉炼铁：高炉炼铁： 降低焦比，降低焦比， 提高产量；提高产量；（）（） 有色金属冶炼：有色金属冶炼： 缩短冶炼时间，缩短冶炼时间， 提高产量；提高产量；（）（） 生产合成氨：生产合成

11、氨： 原料的氧化；原料的氧化；（）（） 液氧可作为火箭的助燃剂；液氧可作为火箭的助燃剂；（）（） 医疗保健：医疗保健： 供给呼吸。供给呼吸。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离. 氮的应用氮的应用（）（） 生产合成氨；生产合成氨；（）（） 保护气：保护气： 用于化工、冶金、石油、电子、原子能、玻璃、食用于化工、冶金、石油、电子、原子能、玻璃、食品等工业部门；品等工业部门；（）（） 液氮用于国防工业：液氮用于国防工业： 作为火箭燃料的压送剂和宇宙航行导弹作为火箭燃料的压送剂和宇宙航行导弹的冷却装置，的冷却装置， 科研部门的低温冷源（低温处理、生物保存、冷冻法科研部门的低温冷源（低温处

12、理、生物保存、冷冻法医疗和食品冷藏）。医疗和食品冷藏）。 . . 任务概述任务概述对空分装置进行冷态开车、正常停车、紧急事故处理等的单独操作和对空分装置进行冷态开车、正常停车、紧急事故处理等的单独操作和联合操作。联合操作。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离 . . 相关知识相关知识空分工艺流程空分工艺流程如图如图 图图 所示所示， 整个系统可分为：整个系统可分为： 空气空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、空气液过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、空气液化系统、空气分离系统等。化系统、空气分离系统等。原料空气经过自洁式空气过滤器原料空气经过自

13、洁式空气过滤器 除去灰尘及其他机械杂除去灰尘及其他机械杂质后，质后， 在原料空气压缩机在原料空气压缩机 中压缩至中压缩至. （） 左右。经空气冷却塔左右。经空气冷却塔 预冷，预冷， 冷却水分段进入冷却塔内冷却水分段进入冷却塔内， 下段为循环冷却水，下段为循环冷却水， 上段为经过水冷塔上段为经过水冷塔 冷却的水，冷却的水， 空空气自下而上穿过空气冷却塔，气自下而上穿过空气冷却塔， 在冷却的同时，在冷却的同时， 又得到了清洗。又得到了清洗。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离空气经过空气冷却塔冷却后，空气经过空气冷却塔冷却后， 温度降至温度降至 ， 然后进入切换使用然后进入切换使用的分

14、子筛纯化器的分子筛纯化器 ， 空气中的二氧化碳、碳水化合空气中的二氧化碳、碳水化合物及残留的水蒸气被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，物及残留的水蒸气被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用， 其中一其中一只工作时，只工作时， 另一只再生。纯化器的切换时间约为另一只再生。纯化器的切换时间约为 ， 定定时自动切换。时自动切换。空气经过净化后，空气经过净化后， 由于分子筛的吸附热，由于分子筛的吸附热， 温度升至温度升至 ， 然后一然后一部分空气（大约为总体的）部分空气（大约为总体的） 经过主换热器经过主换热器 与返流气体（压力氮、纯氮、污氮等）与返流气体（压力氮、纯氮、污氮等） 换热达到接近空气液化温度

15、换热达到接近空气液化温度后，后， 进入分馏塔；进入分馏塔； 。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离另一部分则经过两级增压机另一部分则经过两级增压机 增压，增压， 再次分为两股：再次分为两股： 其中其中一股（流量约为一股（流量约为 ） 经一级增压至经一级增压至. （）（） 后经主换热器后经主换热器 冷却至冷却至 左右左右后，后， 进入膨胀增压系统降温至接近液化温度后进入分液罐进入膨胀增压系统降温至接近液化温度后进入分液罐， 然后进入空分塔；然后进入空分塔； 另一部分（流量约为另一部分（流量约为 ） 则经过二级增压至则经过二级增压至. （）后，（）后， 进入主进入主换热器换热器 换热至

16、接近液化温度后进入空分塔换热至接近液化温度后进入空分塔.在下塔在下塔 中，中， 空气被初步分离成氮和富氧液体空气，空气被初步分离成氮和富氧液体空气， 顶部顶部气氮在主冷凝器气氮在主冷凝器 中液化，中液化， 同时主冷凝器的蒸发侧液氧汽同时主冷凝器的蒸发侧液氧汽化。化。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离气氮从上塔顶部引出，气氮从上塔顶部引出， 然后分三路：然后分三路： 一小部分去纯氮蒸发器一小部分去纯氮蒸发器 和液氮储存罐，和液氮储存罐， 一部分去高压喷射器一部分去高压喷射器 作作为仪表风，为仪表风， 大部分去主换热器大部分去主换热器 和和 作为冷源为系统降温，作为冷源为系统降温，

17、然后作为高压纯氮气产品输送到用户。然后作为高压纯氮气产品输送到用户。一、空气过滤系统一、空气过滤系统机械杂质会影响空气压缩机的正常运转，机械杂质会影响空气压缩机的正常运转， 当使用离心式压缩机时，当使用离心式压缩机时， 较粗大的干性杂质会造成叶片的磨损，较粗大的干性杂质会造成叶片的磨损， 而细灰会沉积在转子叶片上而细灰会沉积在转子叶片上， 导致压缩机效率降低，导致压缩机效率降低， 转子叶片积灰多时还会产生振动，转子叶片积灰多时还会产生振动， 严重时严重时需停车处理。因此，需停车处理。因此， 压缩机进气前的灰尘必须进行清除。压缩机进气前的灰尘必须进行清除。除尘装置是利用粒子的重力、惯性力、扩散黏

18、附力和库仑力等作用力除尘装置是利用粒子的重力、惯性力、扩散黏附力和库仑力等作用力的一种或几种进行除尘的。的一种或几种进行除尘的。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离根据除尘原理，根据除尘原理， 空分装置上采用的空气过滤器为湿式过滤器和干式空分装置上采用的空气过滤器为湿式过滤器和干式过滤器两种，过滤器两种， 湿式过滤器靠油黏附灰尘，湿式过滤器靠油黏附灰尘， 干式过滤器靠织物网眼阻干式过滤器靠织物网眼阻挡灰尘。空气过滤器的主要型式有以下几种。挡灰尘。空气过滤器的主要型式有以下几种。. 拉西环式过滤器拉西环式过滤器拉西环式过滤器由铜制外壳和装有拉西环的插入盒构成，拉西环式过滤器由铜制外壳

19、和装有拉西环的插入盒构成， 如图如图 所示。所示。拉西环上涂有低凝固点的过滤油，拉西环上涂有低凝固点的过滤油， 空气通过时，空气通过时， 灰尘等机灰尘等机械杂质便附着在拉西环的过滤油上，械杂质便附着在拉西环的过滤油上， 从而达到净化的目的。从而达到净化的目的。拉西环式过滤器通常适用于小型空分装置。拉西环式过滤器通常适用于小型空分装置。. 油浸式过滤器油浸式过滤器如图如图 所所示，示， 油浸式过滤器由许多片状链组成，链借链轮的作油浸式过滤器由许多片状链组成，链借链轮的作用以用以 的速度移动或间歇移动。的速度移动或间歇移动。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离片状链上有钢架，片状链上有

20、钢架， 钢架悬挂在链的活动接头上，钢架悬挂在链的活动接头上， 钢架上铺有孔为钢架上铺有孔为 的细网。空气通过细网时，的细网。空气通过细网时， 将所含灰尘留在网上的油膜中，将所含灰尘留在网上的油膜中， 随着链的回转，随着链的回转， 附着的灰尘通过油槽时被洗掉，附着的灰尘通过油槽时被洗掉， 并重新覆盖一层新并重新覆盖一层新的油膜。的油膜。油浸式过滤器的效率一般为油浸式过滤器的效率一般为 ， 通常用于大型空分装通常用于大型空分装置或含大量灰尘的场合，置或含大量灰尘的场合， 并常与干袋式过滤器串联使用。并常与干袋式过滤器串联使用。. 袋式过滤器袋式过滤器袋式过滤器主要由滤袋、清灰装置、清灰控制装置等组

21、成，袋式过滤器主要由滤袋、清灰装置、清灰控制装置等组成， 滤袋是滤袋是过滤除尘的主体，它由滤布和固定框架组成，过滤除尘的主体，它由滤布和固定框架组成， 滤袋由羊毛毡和的确滤袋由羊毛毡和的确良织成，良织成， 也有用尼龙、涤纶的。也有用尼龙、涤纶的。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离目前常用的是圆形袋，目前常用的是圆形袋， 每个袋的尺寸约为每个袋的尺寸约为? ， 高度为高度为 ， 滤袋数目取决于气量大小，滤袋数目取决于气量大小， 过滤风速为过滤风速为. . 。为了保证袋式过滤器的正常工作，。为了保证袋式过滤器的正常工作， 要求滤布要求滤布耐温，耐温， 耐腐，耐腐， 耐磨，耐磨， 有足

22、够的机械强度，有足够的机械强度， 除尘效率高，除尘效率高， 阻力低，阻力低， 使用寿命长，使用寿命长， 成本低等。成本低等。如图如图 所示所示， 空气从滤袋流过时，空气从滤袋流过时， 灰尘被滤布截留，灰尘被滤布截留， 而变为而变为洁净空气，洁净空气， 滤布上的灰尘积累到一定厚度时，滤布上的灰尘积累到一定厚度时， 清灰装置启动，清灰装置启动， 使灰使灰尘落入灰箱。尘落入灰箱。袋式过滤器对粒度大于袋式过滤器对粒度大于. 的灰尘，的灰尘， 过滤效率高达以上过滤效率高达以上， 并且过滤后的空气不含油分，并且过滤后的空气不含油分， 也不消耗油，也不消耗油， 操作方便。操作方便。上一页 下一页返回项目一项

23、目一 空气分离空气分离对不同容量的空分装置，对不同容量的空分装置， 可用改变滤袋数目的方法来适应，可用改变滤袋数目的方法来适应， 比较方比较方便。其缺点是由于过滤速度较高，便。其缺点是由于过滤速度较高， 因此阻力较大。因此阻力较大。袋式过滤器主要用于大型空分装置以及含灰尘量少的场合。袋式过滤器主要用于大型空分装置以及含灰尘量少的场合。. 干袋式过滤器干袋式过滤器干袋式过滤器所用的干袋，干袋式过滤器所用的干袋， 是一种尼龙丝组成的长毛绒状制品或毛是一种尼龙丝组成的长毛绒状制品或毛质滤袋。质滤袋。如如图所图所示示， 干袋上下两端装有滚筒，干袋上下两端装有滚筒， 滚筒由电动滚筒由电动机和变速器带动，

24、机和变速器带动， 当通过干袋的空气阻力超过规定值（当通过干袋的空气阻力超过规定值（ ） 时，时， 滚筒电动机启动，滚筒电动机启动， 使干袋转动，使干袋转动， 脏袋存入上滚筒，脏袋存入上滚筒， 当阻力当阻力恢复正常后，即自动停止转动，恢复正常后，即自动停止转动， 干袋用完后，干袋用完后， 拆下上滚筒取出脏袋拆下上滚筒取出脏袋进行清洗。进行清洗。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离干袋式过滤器一般与油浸式过滤器串联使用，干袋式过滤器一般与油浸式过滤器串联使用， 其主要作用是清除通其主要作用是清除通过油浸式过滤器后空气中所带的油雾。过油浸式过滤器后空气中所带的油雾。. 自洁式空气过滤器自

25、洁式空气过滤器自洁式空气过滤器主要由高效过滤筒、文氏管、自洁专用喷头、反吹自洁式空气过滤器主要由高效过滤筒、文氏管、自洁专用喷头、反吹系统、控制系统、净化室、出风口和框架等组成，系统、控制系统、净化室、出风口和框架等组成， 如如图图 所所示。示。（）（） 过滤过程：过滤过程： 在压缩机吸气负压作用下，在压缩机吸气负压作用下， 自洁式空气过滤器吸自洁式空气过滤器吸入周围的环境空气，当空气穿过高效过滤筒时，入周围的环境空气，当空气穿过高效过滤筒时， 粉尘由于重力、静粉尘由于重力、静电等作用被阻留在滤筒外表面，电等作用被阻留在滤筒外表面， 净化空气进入净气管，净化空气进入净气管， 然后由风管然后由风

26、管送出。送出。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离（）（） 自洁过程：自洁过程： 当滤筒的阻力达到一定数值时，当滤筒的阻力达到一定数值时， 电磁阀启动并驱电磁阀启动并驱动隔膜阀打开，动隔膜阀打开， 瞬间释放出压力为瞬间释放出压力为. . 的脉冲气流，的脉冲气流， 气流经专用喷头整流，气流经专用喷头整流， 经文氏管吸卷、密封、膨胀等作用，经文氏管吸卷、密封、膨胀等作用， 从滤筒从滤筒内部均匀向外冲出，内部均匀向外冲出， 将积累在滤筒外表面的粉尘吹落。将积累在滤筒外表面的粉尘吹落。自洁过程可用以下三种方式来控制：自洁过程可用以下三种方式来控制：定时定位定时定位可任意设定间隔时间及自洁时

27、间；可任意设定间隔时间及自洁时间；差压自洁差压自洁当压差超指标时，当压差超指标时， 自动连续自洁；自动连续自洁；手动自洁手动自洁当电控箱不工作或粉尘较多时，当电控箱不工作或粉尘较多时， 可采用手动自洁可采用手动自洁。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离反吹自洁过程是间断进行的，反吹自洁过程是间断进行的， 每次只有每次只有 组过滤筒处于自洁状组过滤筒处于自洁状态，态， 其余的仍在工作，所以自洁式空气过滤器具有在线自洁功能，其余的仍在工作，所以自洁式空气过滤器具有在线自洁功能， 以保持连续工作。以保持连续工作。（）（） 自洁式空气过滤器的优点。自洁式空气过滤器的优点。具有前置过滤网。具

28、有前置过滤网。安装简单。安装简单。过滤效率高。过滤效率高。过滤阻力小。过滤阻力小。自耗小，自耗小， 压缩空气消耗仅为压缩空气消耗仅为. . ， 电耗量电耗量为为 。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离占地面积小。占地面积小。结构简单，结构简单， 设备质量轻设备质量轻部件使用寿命长。部件使用寿命长。防腐性能好。防腐性能好。维护工作量低。维护工作量低。二、空气压缩系统二、空气压缩系统原料空气压缩机（简称空压机）原料空气压缩机（简称空压机） 是空分装置必须配备的，是空分装置必须配备的， 它是空分它是空分装置工艺流程中的第一个动设备。装置工艺流程中的第一个动设备。根据空分工艺流程的要求，根

29、据空分工艺流程的要求， 原料空气压缩机一般采用等温型，原料空气压缩机一般采用等温型， 具有具有比较高的等温效率。同时在一级进口设置了进口导叶，比较高的等温效率。同时在一级进口设置了进口导叶， 由气动或电由气动或电动的执行机构控制，动的执行机构控制， 对流量进行调节。对流量进行调节。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离原料空气压缩机的冷却器采用叠片式或高螺纹管式，原料空气压缩机的冷却器采用叠片式或高螺纹管式， 气体走壳程冷气体走壳程冷却水走管程。湿空气冷却器还带有气水分离器。气体冷却器中卧式布却水走管程。湿空气冷却器还带有气水分离器。气体冷却器中卧式布置较多。置较多。空压机的典型结构

30、有：空压机的典型结构有： 单轴等温型和整体齿轮型。单轴等温型和整体齿轮型。三、空气预冷系统三、空气预冷系统空气预冷系统是空气分离设备的一个重要组成部分，空气预冷系统是空气分离设备的一个重要组成部分， 它串接于空气它串接于空气压缩机系统和分子筛吸附系统之间，压缩机系统和分子筛吸附系统之间， 用来降低进分子筛吸附器的空用来降低进分子筛吸附器的空气温度。合理地使用空气预冷系统，气温度。合理地使用空气预冷系统， 有利于空气分离设备长期安全有利于空气分离设备长期安全地运转，地运转， 特别是高温季节尤为重要。特别是高温季节尤为重要。空气预冷系统由空气冷却塔、水冷却塔、冷水机组、水泵、水过滤器空气预冷系统由

31、空气冷却塔、水冷却塔、冷水机组、水泵、水过滤器、管道阀门、控制系统等机组组成。、管道阀门、控制系统等机组组成。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离外界供水经水泵增压后进入空气冷却塔的中部，外界供水经水泵增压后进入空气冷却塔的中部， 与透平压缩机送入与透平压缩机送入空气冷却塔下部的湿热空气作为逆流直接接触，空气冷却塔下部的湿热空气作为逆流直接接触， 使空气初步冷却。使空气初步冷却。空气上升到塔的上段，空气上升到塔的上段， 与来自水冷却塔的水作进一步的热质交换，与来自水冷却塔的水作进一步的热质交换， 空气被冷却到空气被冷却到 出空气冷却塔，出空气冷却塔， 进入分子筛吸附系统。进入分子筛

32、吸附系统。外界供水（外界供水（ ， ） 经布水器流入水冷却塔的上部经布水器流入水冷却塔的上部， 在水冷却塔内被空气分离装置来的氮气冷却后，在水冷却塔内被空气分离装置来的氮气冷却后， 水温降至水温降至 ， 从塔的下部流出，从塔的下部流出， 通过水泵增压，通过水泵增压， 回到空气冷却塔的上部。这路回到空气冷却塔的上部。这路低温水与空气进行热质交换后，低温水与空气进行热质交换后， 直接流入空气冷却塔的上段。直接流入空气冷却塔的上段。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离经水泵增压后的水（经水泵增压后的水（ ） 与空气冷却塔上段流下的水与空气冷却塔上段流下的水（ ） 混合，混合， 在空气冷却

33、塔下段与空气热交换，在空气冷却塔下段与空气热交换， 并洗涤并洗涤空气中的灰尘及空气中能溶于水中的空气中的灰尘及空气中能溶于水中的 、 等对分等对分子筛有毒的物质后，子筛有毒的物质后， 从空气冷却塔底自动排出空气预冷系统外。从空气冷却塔底自动排出空气预冷系统外。. 空气冷却塔空气冷却塔空气冷却塔为双溢流斗大孔径筛板与填料组成的综合性冷却塔，空气冷却塔为双溢流斗大孔径筛板与填料组成的综合性冷却塔， 塔塔的上段（冷段）的上段（冷段） 装有阿尔法环，装有阿尔法环， 冷水通过布水器均匀地喷淋在填料冷水通过布水器均匀地喷淋在填料上，上， 顺着填料空隙流下。空气则逆水流而上经不锈钢丝网捕雾器出顺着填料空隙流

34、下。空气则逆水流而上经不锈钢丝网捕雾器出塔，塔， 进入分子筛吸附系统。塔的下段（即热段）进入分子筛吸附系统。塔的下段（即热段） 设有五块溢流斗大设有五块溢流斗大孔径筛板塔板，孔径筛板塔板， 这种塔板效率高，这种塔板效率高， 同时空气经筛孔上面清液层洗涤同时空气经筛孔上面清液层洗涤， 使得塔上段杂质含量大大减少。使得塔上段杂质含量大大减少。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离塔内构件全部采用不锈钢材料，塔内构件全部采用不锈钢材料， 不会对水和空气造成污染。不会对水和空气造成污染。为方便检修，为方便检修， 全塔上、中、下均设有人孔，全塔上、中、下均设有人孔， 塔下段内壁设有安全梯塔下段

35、内壁设有安全梯， 塔板上设有人孔，塔外设有平台梯子。塔上段外壁设有环板，塔板上设有人孔，塔外设有平台梯子。塔上段外壁设有环板， 供供安装绝热材料用。安装绝热材料用。空气冷却塔为一类压力容器，空气冷却塔为一类压力容器， 设计、制造、检验等均按压力容器有设计、制造、检验等均按压力容器有关规定进行。用户在使用时必须遵守压力容器有关规定，关规定进行。用户在使用时必须遵守压力容器有关规定， 在安装和在安装和使用时不可在塔体上动火。使用时不可在塔体上动火。. 水冷塔水冷塔水冷塔是填料塔，水冷塔是填料塔， 塔顶设有捕雾器和布水器，塔顶设有捕雾器和布水器， 填料分两层装入塔内填料分两层装入塔内， 在两填料层的

36、中间设有再分配器，在两填料层的中间设有再分配器， 使水始终在填料层得到均匀分使水始终在填料层得到均匀分布，布， 从而提高了水冷塔的效率。从而提高了水冷塔的效率。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离外界外界 的水从水冷塔上部的布水器进入塔内，的水从水冷塔上部的布水器进入塔内， 从塔的底部流出从塔的底部流出， 的污氮从水冷塔的下部进入塔中。为了不使水进入氮气管的污氮从水冷塔的下部进入塔中。为了不使水进入氮气管内，内， 除设有液面控制仪表外，除设有液面控制仪表外， 还有溢流管，还有溢流管， 当水到一定高度时，当水到一定高度时， 就就从溢流管中溢流，从溢流管中溢流， 而不会进入氮气管。而不

37、会进入氮气管。为了防止氮气出塔时把雾状水滴带走，为了防止氮气出塔时把雾状水滴带走， 在塔的顶部设置不锈钢丝网在塔的顶部设置不锈钢丝网捕雾器。塔内构件全部采用不锈钢材料。捕雾器。塔内构件全部采用不锈钢材料。为方便检修，为方便检修， 全塔上、中、下均设有人孔，全塔上、中、下均设有人孔， 塔外设有平台梯子。全塔外设有平台梯子。全塔外壁设有环板，塔外壁设有环板， 供安装绝热材料用。供安装绝热材料用。. 水过滤器水过滤器水过滤器安装在每台水泵进水管路上，水过滤器安装在每台水泵进水管路上， 过滤元件为布满过滤元件为布满? 孔孔的过滤筒，的过滤筒， 可将水中颗粒杂质滤掉。可将水中颗粒杂质滤掉。上一页 下一页

38、返回项目一项目一 空气分离空气分离不锈钢过滤元件是可拆卸的，不锈钢过滤元件是可拆卸的， 使用前应拆出清洗干净。工作周期视使用前应拆出清洗干净。工作周期视用户当地水源水质条件而定。用户当地水源水质条件而定。四、分子筛纯化系统四、分子筛纯化系统空气经除尘、压缩、水冷后，空气经除尘、压缩、水冷后， 水分、水分、及烃类物质还存留在其中及烃类物质还存留在其中。空气中的水分及。空气中的水分及 在低温下均呈现固态冰和干冰析出，在低温下均呈现固态冰和干冰析出， 造成造成设备和管道的堵塞，设备和管道的堵塞， 因此在空气进入冷箱之前必须加以脱除；因此在空气进入冷箱之前必须加以脱除； 而碳而碳氢化合物特别是乙炔进入

39、空分装置并积累到一定程度时易造成爆炸事氢化合物特别是乙炔进入空分装置并积累到一定程度时易造成爆炸事故，故， 因而必须脱除。因而必须脱除。为了保证冷箱内设备不受堵塞并消除爆炸隐患，为了保证冷箱内设备不受堵塞并消除爆炸隐患， 空气的冷箱前端净空气的冷箱前端净化采用分子筛吸附为主的方法，化采用分子筛吸附为主的方法， 使各种有害气体杂质清除干净。使各种有害气体杂质清除干净。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离各种烃类化合物在液氧中的爆炸敏感性顺序为：各种烃类化合物在液氧中的爆炸敏感性顺序为： 乙炔丙烯丁烯乙炔丙烯丁烯丁烷丙烷甲烷。清除空气中的乙炔采用吸附法。丁烷丙烷甲烷。清除空气中的乙炔采

40、用吸附法。所谓吸附，所谓吸附， 就是利用一种多孔性固体表面去吸取气体（或液体）就是利用一种多孔性固体表面去吸取气体（或液体） 混混合物中某种（或某些）合物中某种（或某些） 组分，组分， 使该组分从混合物中分离出来。通常使该组分从混合物中分离出来。通常把吸附用的多孔性固体称为吸附剂，把吸附用的多孔性固体称为吸附剂， 把被吸附的组分称为吸附质，把被吸附的组分称为吸附质， 吸附所用的设备称为吸附器。吸附所用的设备称为吸附器。. 吸附剂需满足的条件吸附剂需满足的条件（）（） 吸附剂必须是多孔物质，吸附剂必须是多孔物质， 如硅胶、铝胶、分子筛。因为吸附如硅胶、铝胶、分子筛。因为吸附只是在吸附剂表面进行，

41、只是在吸附剂表面进行， 孔隙越多，孔隙越多， 表面积就越大，表面积就越大， 吸附能力也越吸附能力也越强。强。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离（）（） 吸附剂必须能选择性吸附，吸附剂必须能选择性吸附， 应该只吸附要从混合物中清除的应该只吸附要从混合物中清除的杂质，杂质， 否则达不到净化的目的。否则达不到净化的目的。（）（） 吸附容量要大，吸附容量要大， 吸附容量是指每千克吸附剂所吸附的吸附质吸附容量是指每千克吸附剂所吸附的吸附质的量。它说明吸附剂吸附能力的大小，的量。它说明吸附剂吸附能力的大小， 吸附容量越小，吸附容量越小， 吸附同量的吸附同量的吸附质，吸附质， 其所需的吸附剂量

42、就越大。其所需的吸附剂量就越大。（）（） 要有一定的强度，要有一定的强度， 耐压，耐压， 耐磨，耐磨， 不易破碎。不易破碎。（）（） 容易解吸再生。容易解吸再生。（）（） 价格便宜。价格便宜。. 吸附剂种类吸附剂种类（）（） 活性炭。活性炭。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离炭经过去除孔隙中胶质的专门处理后就成为活性炭，炭经过去除孔隙中胶质的专门处理后就成为活性炭， 再经活化将孔再经活化将孔隙中干馏物驱走，隙中干馏物驱走， 使其具有较大的吸附表面，使其具有较大的吸附表面， 活性炭对有机化合物活性炭对有机化合物具有选择性。具有选择性。（）（） 硅胶。将硫酸与硅胶酸钠作用，硅胶。将硫

43、酸与硅胶酸钠作用， 可得到组成为可得到组成为 的硅酸凝胶，的硅酸凝胶， 用水洗涤，用水洗涤， 然后在然后在 下干下干燥至含水燥至含水 ， 即为硅胶。一般使用粒状硅胶，即为硅胶。一般使用粒状硅胶， 其直径为其直径为. ， 硅胶吸附水蒸气的性能特别好，硅胶吸附水蒸气的性能特别好， 且具有较高的化学稳且具有较高的化学稳定性和热稳定性。定性和热稳定性。（）（） 活性氧化铝。活性氧化铝采用加热氢氧化铝的方法制得。活活性氧化铝。活性氧化铝采用加热氢氧化铝的方法制得。活性氧化铝是一种部分水化的、多孔的、无定形的氧化铝，性氧化铝是一种部分水化的、多孔的、无定形的氧化铝， 颗粒度一颗粒度一般为般为 ， 化学性质

44、稳定，化学性质稳定， 机械强度较高。机械强度较高。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离（ ） 沸石分子筛。沸石分子筛即人工合成沸石，沸石分子筛。沸石分子筛即人工合成沸石， 为强极性吸附剂为强极性吸附剂， 对极性分子有很大的亲和力，对极性分子有很大的亲和力， 并且其热稳定性和化学稳定性高。并且其热稳定性和化学稳定性高。分子筛具有微孔尺寸大小一致的特点，分子筛具有微孔尺寸大小一致的特点， 凡被处理的流体分子若大于凡被处理的流体分子若大于其微孔尺寸，其微孔尺寸， 都不能进入微孔，都不能进入微孔， 可以起到筛分的作用，可以起到筛分的作用， 所以称之为所以称之为分子筛。分子筛的种类很多，分子

45、筛。分子筛的种类很多， 目前空分装置中通常选用的作空气净目前空分装置中通常选用的作空气净化吸附剂的类型为化吸附剂的类型为 分子筛。分子筛。 分子筛除具有其他分子筛分子筛除具有其他分子筛吸水性强，吸水性强， 在高温、低压下具有良好的吸附性能外，在高温、低压下具有良好的吸附性能外， 还能吸附加工还能吸附加工空气中更多种类的有害杂质。空气中更多种类的有害杂质。. 吸附原理吸附原理吸附操作可分为下列两类。吸附操作可分为下列两类。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离（）（） 吸附净化：吸附净化： 被吸附物含量低于，被吸附物含量低于， 并且是弃之不用的吸附并且是弃之不用的吸附， 例如空气的吸附

46、净化。例如空气的吸附净化。（ ） 吸附分离：吸附分离： 被吸附物含量高于，被吸附物含量高于， 或虽低于，或虽低于， 但被但被吸附物是有用而不弃去的吸附。吸附物是有用而不弃去的吸附。当含吸附质浓度为当含吸附质浓度为 的混合气体以恒定的流速自下而上进入吸附器的混合气体以恒定的流速自下而上进入吸附器时，时， 吸附质首先在靠近吸附器进口端吸附剂入口被吸附，吸附质首先在靠近吸附器进口端吸附剂入口被吸附， 并渐渐趋并渐渐趋于饱和。饱和时吸附剂上的吸附质浓度于饱和。饱和时吸附剂上的吸附质浓度与进气吸附质浓度与进气吸附质浓度平平衡，衡， 气体经过这一段吸附柱时浓度不再发生变化，气体经过这一段吸附柱时浓度不再发

47、生变化， 这一区域被称为这一区域被称为吸附平衡区，吸附平衡区， 在平衡区以上是正在进行吸附的传质区，在平衡区以上是正在进行吸附的传质区， 传质区以上传质区以上是未吸附区。是未吸附区。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离继续进料，吸附器中的传质区逐渐上移，继续进料，吸附器中的传质区逐渐上移， 平衡区慢慢扩大，平衡区慢慢扩大， 未吸附未吸附区相应减小。当传质区前端移出吸附柱，区相应减小。当传质区前端移出吸附柱， 则流出气体中吸附质浓度则流出气体中吸附质浓度开始增加，开始增加， 当传质区的尾端也离开了吸附柱的出口截面，当传质区的尾端也离开了吸附柱的出口截面， 这时整个这时整个吸附柱都达到

48、饱和，吸附柱都达到饱和， 对原料气的吸附质不再具有吸附能力，对原料气的吸附质不再具有吸附能力， 经过吸经过吸附柱后的气体中吸附质浓度仍为附柱后的气体中吸附质浓度仍为 。传质区前端到达吸附柱出口截。传质区前端到达吸附柱出口截面的时刻，面的时刻， 称为吸附转效点。从开始吸附到转效点的时间是吸附时称为吸附转效点。从开始吸附到转效点的时间是吸附时间。间。吸附时间的长短取决于吸附剂颗粒的大小，吸附时间的长短取决于吸附剂颗粒的大小， 吸附床层高低，吸附床层高低， 气体通气体通过床层的气速，过床层的气速， 气体中吸附质的浓度高低等。通常吸附剂颗粒大，气体中吸附质的浓度高低等。通常吸附剂颗粒大， 吸附床层低，

49、吸附床层低， 气体通过床层的气速快，气体通过床层的气速快， 气体中吸附质的浓度高，气体中吸附质的浓度高， 吸吸附时间短。附时间短。上一页 下一页返回项目一项目一 空气分离空气分离. 吸附剂的吸附容量吸附剂的吸附容量吸附剂的吸附容量指单位数量的吸附剂最多吸附吸附质的量。吸附容吸附剂的吸附容量指单位数量的吸附剂最多吸附吸附质的量。吸附容量大，量大， 吸附时间长，吸附时间长， 吸附效果好。吸附容量通常受吸附过程的温度吸附效果好。吸附容量通常受吸附过程的温度和被吸附组分的分压力（或浓度）、气体流速、气体温度和吸附剂再和被吸附组分的分压力（或浓度）、气体流速、气体温度和吸附剂再生完善程度的影响。生完善程

50、度的影响。吸附容量随吸附质分压的增加而增大，吸附容量随吸附质分压的增加而增大， 但增大到一定程度后，但增大到一定程度后， 吸附吸附容量大体上与分压力无关，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，吸附容量随吸附温度的降低而增大， 所所以应尽量降低吸附温度；以应尽量降低吸附温度； 同时温度降低，同时温度降低， 饱和水分含量也相应减少饱和水分含量也相应减少， 有利于吸附器的正常工作。有利于吸附器的正常工作。流速越高，流速越高， 吸附剂的吸附容量越小，吸附剂的吸附容量越小， 吸附效果越差。流速不仅影响吸附效果越差。流速不仅影响吸附能力，吸附能力， 而且影响气体的干燥程度。而且影响气体