第三章 空氣分離

1、煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第三章第三章 空氣分離空氣分離煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù) 煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)深冷分離工藝技術(shù)及主要設(shè)備2主要設(shè)備及其操作3空氣組成及物化性質(zhì)1第三章 空氣分離生產(chǎn)操作的具體步驟4變壓吸附工藝技術(shù)及主要設(shè)備5煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第一節(jié) 空氣組成及物化性質(zhì)12空氣組成空氣組成空氣物化性質(zhì)空氣物化性質(zhì)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、空氣組成表表3-1 3-1 空氣組成及各成份的沸點(diǎn)空氣組成及各成份的沸點(diǎn)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣物化性質(zhì)（氧-氮二元系氣液平衡）1 1氣液平衡、飽和壓力和溫度氣液平衡、飽和壓力和溫度煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二

2、、空氣物化性質(zhì)（氧-氮二元系氣液平衡）2 2氧氧- -氮二元系的氣液平衡氮二元系的氣液平衡由氧和氮組成的均勻混合物，稱(chēng)為氧-氮二元體系。當(dāng)二元混合物為液態(tài)時(shí)，稱(chēng)二元溶液，此時(shí)，氧、氮可以任意比例均勻混合，組成各種不同濃度的氣體混合物及溶液，相同壓力下不同濃度溶液的飽和溫度不同。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第二節(jié) 深冷分離工藝技術(shù)及主要設(shè)備12概概 述述空氣分離的工藝流程空氣分離的工藝流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、概述空氣分離（簡(jiǎn)稱(chēng)空分）的方法有液化精餾及分子篩吸附兩種類(lèi)型。由于分子篩吸附能耗較高，僅適用于小氣量的獨(dú)立用戶(hù)。而大型化工生產(chǎn)所需O2、N2量較大，并且純度較高，多用液化精餾方法

3、分離空氣。液化精餾法分離可分為空氣凈化、空氣液化和空氣分離等三個(gè)工序。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程1.1.空氣的凈化空氣的凈化（1）機(jī)械雜質(zhì)的脫除（2）水分及CO2的脫除（3）碳?xì)浠衔锏拿摮?）冷箱前端凈化煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程表表3-2 3-2 空氣的組成與各組分的臨界參數(shù)空氣的組成與各組分的臨界參數(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程表表3-3 3-3 大中型空分裝置對(duì)原料空氣的要求大中型空分裝置對(duì)原料空氣的要求雜質(zhì)機(jī)械雜質(zhì)（標(biāo)）二氧化碳乙炔CnHm允許含量30mg/m3350mL/m30.5 mL/m330 mL/m3煤

4、氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程表表3-4 3-4 常用分子篩的組成及孔徑常用分子篩的組成及孔徑煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程2.2.空氣的液化空氣的液化（1）節(jié)流膨脹（焦耳-湯姆遜效應(yīng)）（2）等熵膨脹 （3）深度冷凍循環(huán)的發(fā)展過(guò)程 煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程3.3.空氣的分離空氣的分離空氣經(jīng)低溫液化后，產(chǎn)生了氣液兩相平衡的氧氮混合物。利用液體精餾的原理即可將液體空氣進(jìn)行分離。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程4.4.工

5、藝流程工藝流程根據(jù)操作壓力進(jìn)行分類(lèi)，空分操作可分為高、中、低壓三種流程。即高壓（7.120.3）MPa、中壓（1.52.5）MPa和低壓（1MPa）。目前大、中型空分裝置普遍采用低壓流程，操作壓力在0.6MPa左右。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程5 5KDON-3200/3200KDON-3200/3200型空分工藝流程型空分工藝流程（1）空氣的壓縮與預(yù)冷（2）空氣中水分、CO2的脫除與深度冷凍（3）空氣的精餾分離煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、空氣分離的工藝流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第三節(jié) 主要設(shè)備及其操作12雙級(jí)精餾塔雙級(jí)精餾塔可逆式換熱器可逆式換熱器煤氣化生產(chǎn)技

6、術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、雙級(jí)精餾塔空氣分離的主要設(shè)備之一的雙級(jí)精餾塔，其結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。由常壓操作的上塔、加壓操作的下塔和連接上下塔的冷凝蒸發(fā)器組成。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、雙級(jí)精餾塔精餾塔的內(nèi)件可采用板式塔或填料塔。一般多用篩板塔，在上下塔內(nèi)均設(shè)有若干塊篩板，上塔有70塊塔板，下塔有36塊塔板，全塔由鋁合金制成。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、可逆式換熱器可逆式換熱器也稱(chēng)為板翅式換熱器，如圖3-7所示，是由隔板、波形翅片和封條三部分組成，在相鄰兩隔板之間放置翅片及封條組成夾層，稱(chēng)為通道。也可采用以石頭或鋁帶為填料的蓄冷器代替可逆式換熱器。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第四節(jié) 生產(chǎn)操作的

7、具體步驟12開(kāi)車(chē)過(guò)程開(kāi)車(chē)過(guò)程正常操作正常操作3異?，F(xiàn)象及處理異常現(xiàn)象及處理煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、開(kāi)車(chē)過(guò)程1 1原始開(kāi)車(chē)原始開(kāi)車(chē)（1）開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備工作（2）系統(tǒng)吹除（3）氣密試驗(yàn) （4）常溫干燥 （5）第一次裸冷 （6）加熱干燥 （7）試壓試漏 （8）裝填硅膠和珠光砂 煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、開(kāi)車(chē)過(guò)程2 2系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)是指空分裝置自膨脹機(jī)啟動(dòng)到轉(zhuǎn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)的整個(gè)過(guò)程。（1）啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作（2）啟動(dòng)操作 煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、正常操作1 1下塔精餾工況的調(diào)節(jié)下塔精餾工況的調(diào)節(jié)（1）液空、液氮純度的調(diào)節(jié)（2）下塔液空液面的調(diào)節(jié) 2 2塔精餾工況的調(diào)節(jié)塔精

8、餾工況的調(diào)節(jié)（l）氧純度的調(diào)節(jié)（2）氮純度的調(diào)節(jié) 3.3.冷凝蒸發(fā)器液位的調(diào)節(jié)冷凝蒸發(fā)器液位的調(diào)節(jié)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、異常現(xiàn)象及處理表表 3-5 3-5 異常現(xiàn)象及處理異?，F(xiàn)象及處理煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、異?，F(xiàn)象及處理續(xù)上表續(xù)上表煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)第五節(jié) 變壓吸附工藝技術(shù)及主要設(shè)備12概概 述述變壓吸附基本原理變壓吸附基本原理3變壓吸附主要設(shè)備與流程變壓吸附主要設(shè)備與流程煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)一、概述傳統(tǒng)的空氣分離是采用深冷法，不適宜于中小氣量設(shè)備。而變壓吸附氣體分離技術(shù)（PSA）工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，設(shè)備制造容易，占地少。啟動(dòng)時(shí)間短，設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)便，適應(yīng)性強(qiáng)，自動(dòng)化戳高，可隨時(shí)開(kāi)停車(chē)不需采用特別措施。因此，近年來(lái)，變壓吸附在中小裝置的應(yīng)用日益增加。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變壓吸附基本原理1吸附的定義2常用的吸附劑3吸附劑的再生4變壓吸附基本工作步驟煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)二、變壓吸附基本原理煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤氣化生產(chǎn)技術(shù)三、變壓吸附主要設(shè)備與流程1.1.過(guò)濾器過(guò)濾器主要用于過(guò)濾空氣中的粉塵等雜質(zhì)。2.2.冷卻及分離器冷卻及分離器冷卻空氣及分離空氣中的游離水。3.3.真空解吸泵真空解吸泵用來(lái)進(jìn)行分子篩吸附劑再生。煤氣化生產(chǎn)技術(shù)煤