空氣分離設(shè)備

1、空氣分離設(shè)備將空氣液化精餾最終分離成為氧氮和其它有用氣體的氣體分離設(shè)備簡稱空分設(shè)備。它的最低工作溫度為 77K?？諝馐菤怏w的混合物干燥空氣的組成見表1 干燥空氣的組成。 簡史 空氣曾被稱為“永久氣體”。到19世紀(jì)末人們發(fā)現(xiàn)在深低溫下空氣也能液化并因氧氮沸點(diǎn)不同可以從液化空氣中分離出氧氣和氮?dú)狻５谝慌_商品化的制氧機(jī)于1903年制成它最初只是用于金屬的氣焊和切割。30年代末氮肥工業(yè)需要氮?dú)庵蒲鯔C(jī)發(fā)展到能同時(shí)生產(chǎn)氧氣和氮?dú)飧姆Q空氣分離設(shè)備。到50年代由于吹氧煉鋼和高爐鼓風(fēng)工藝的推廣應(yīng)用以及氮肥工業(yè)的迅速發(fā)展空氣分離設(shè)備向大型化發(fā)展并應(yīng)用了近代的科研成果如采用透平壓縮機(jī)透平膨脹機(jī)板翅式換熱器微型計(jì)算器

2、和分子篩吸附器等設(shè)備之后空氣分離設(shè)備不斷得到改進(jìn)和完善設(shè)備中的空氣壓力從高壓(20兆帕)降到低壓(小于1兆帕)單位產(chǎn)品的電耗也逐漸下降(每立方米氧的電耗從1.5降至0.6千瓦小時(shí))?，F(xiàn)代空氣分離設(shè)備能生產(chǎn)各種容量不同純度的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)品也能制造超高純度的氧和氮(如含氧99.998和含氮99.9995)?？諝夥蛛x設(shè)備還能根據(jù)用戶的需要通過電子計(jì)算器的控制隨時(shí)增減產(chǎn)品的數(shù)量達(dá)到經(jīng)濟(jì)用氧的目的。到80年代大型空氣分離設(shè)備的氧氣生產(chǎn)能力已達(dá)到70000米3 /時(shí)空氣壓力下降到0.36兆帕連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期可達(dá)2年以上。 分類 空氣分離設(shè)備是由多種機(jī)械和設(shè)備組成的成套設(shè)備常按空氣壓力來分類。常用的有高壓中壓和

3、低壓3種(表2 各種類型空分設(shè)備的主要特性 )。 選擇設(shè)備類型時(shí)應(yīng)考慮產(chǎn)品種類容量和純度的要求以及電耗安全連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期等因素。 低壓設(shè)備由于電耗低連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長經(jīng)濟(jì)效益高被廣泛采用。 低壓空氣分離設(shè)備 圖 1 低壓空氣分離設(shè)備簡圖 是低壓空氣分離設(shè)備簡圖。整個(gè)設(shè)備由空氣壓縮系統(tǒng)雜質(zhì)凈化和換熱系統(tǒng)制冷系統(tǒng)和液化精餾 4個(gè)主要系統(tǒng)組成。相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備有空氣透平壓縮機(jī)空氣冷卻塔透平膨脹機(jī)和分餾塔等。低壓空氣分離設(shè)備的工作原理(圖2 低壓空氣分離設(shè)備的工作原理圖 )建立在液化循環(huán)和精餾理論基礎(chǔ)上。進(jìn)入的空氣先經(jīng)空氣過濾器而后由透平壓縮機(jī)空氣冷卻塔壓縮和冷卻到壓力為0.5兆帕溫度為303K左右再進(jìn)入切換

4、式換熱器(E1E2)。兩換熱器能清除空氣中的水和二氧化碳并進(jìn)行熱交換把空氣冷卻到接近液化溫度(101K)后送入下塔從下塔抽出一部分空氣送到換熱器(E2)加熱。加熱的空氣與下塔來的少量冷空氣匯合后進(jìn)入透平膨脹機(jī)絕熱膨脹產(chǎn)生需要的冷量然后被送往上塔精餾。余下的空氣在下塔初步精餾。在底部得到含氧38的液化空氣在下塔的頂部得到含氮 99.99的純液氮在中部獲得含氮約95的污液氮。液化空氣純液氮污液氮分別從下塔抽出通過節(jié)流閥減壓到約0.05兆帕送入上塔作回流液在此進(jìn)行第二次深低溫精餾在上塔底部得到含氧99.699.8的高純度氧氣流經(jīng)換熱器(E4E2E1)與空氣進(jìn)行熱交換升溫到大氣溫度后排出塔外。在上塔頂

5、部獲得含氮99.999的高純度氮?dú)庠谏纤胁康玫胶s96的污氮均經(jīng)換熱器(E3E4E2E1)復(fù)熱到大氣溫度后排出裝置。位于上下塔之間的冷凝蒸發(fā)器也是一種換熱器它的功用是通過換熱將上塔底部的液氧蒸發(fā)而將下塔的氣氮冷凝故稱冷凝蒸發(fā)器。液氧蒸發(fā)后一部分作為產(chǎn)品輸出其余部分作為上塔精餾所需的上升蒸氣。下塔冷凝的液氮一部分送往上塔作上塔回流液另一部分作為下塔精餾所需要的回流液。因此冷凝蒸發(fā)器是使上下塔能起精餾作用的不可缺少的設(shè)備之一。除上述主要設(shè)備外冷箱內(nèi)還有吸附器它能吸附未被凍結(jié)在換熱器(E1E2)中的雜質(zhì)二氧化碳和易爆物質(zhì)。箱內(nèi)還設(shè)有液氧泵使液氧循環(huán)流動和清除致爆物質(zhì)以保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。在低溫下工