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      開封市神州空分設(shè)備有限公司
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      河南開空培訓(xùn)資料(空分原理)

      一、空氣分離的幾種方法

      1、 低溫法(經(jīng)典,傳統(tǒng)的空氣分離方法)壓縮       膨脹      液化(深冷)    精餾                          低溫法的核心       

      2、 吸附法:利用固體吸附劑(分子篩、活性炭、硅膠、鋁膠)對(duì)氣體混合物中某些特定的組分吸附能力的差異進(jìn)行的一種分離方法。特點(diǎn):投資省、上馬快、生產(chǎn)能力低、純度低(93%左右)、切換周期短、對(duì)閥的要求或壽命影響大。

      3、 膜分離法:利用有機(jī)聚合膜對(duì)氣體混合物的滲透選擇性。 穿透膜的速度比快約4-5倍,但這種分離方法生產(chǎn)能力更低,純度低(氧氣純度約25%~35%)二、學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容1、 低溫技術(shù)的熱力學(xué)基礎(chǔ)——工程熱力學(xué):主要有熱力學(xué)第一、第二定律;傳熱學(xué):以蒸發(fā)、沸騰、冷凝機(jī)理為主,流體力學(xué):伯努利方程、連續(xù)性方程;2、 獲得低溫的方法絕熱節(jié)流相變制冷等熵膨脹3、 溶液的熱力學(xué)基礎(chǔ)拉烏爾定律、康諾瓦羅夫定律(1、2 ,空分的核心、精餾的核心)

      4、 低溫工質(zhì)的一些性質(zhì):(空氣 、O、N、Ar)

      5、 液化循環(huán)(一次節(jié)流、克勞特、法蘭德、卡皮查循環(huán)等)

      6、 氣體分離(結(jié)合設(shè)備)三、空分的應(yīng)用領(lǐng)域

      1、 鋼鐵:還原法煉鐵或熔融法煉鐵(噴煤富氧鼓風(fēng)技術(shù));

      2、 煤氣化:城市能源供應(yīng)的趨勢(shì)、煤氣化能源聯(lián)合發(fā)電;

      3、 化工:大化肥、大化工企業(yè),電工、玻璃行業(yè)作保護(hù)氣;

      4、 造紙:漂白劑;

      5、 國(guó)防工業(yè):氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭燃料;

      6、 機(jī)械工業(yè);四、空分的發(fā)展趨勢(shì)○ 現(xiàn)代工業(yè)——大型、超大型規(guī)模;○ 大化工——煤帶油:以煤為原料生產(chǎn)甲醇;○ 污水處理:富氧曝氣;○ 二次采油;  

       第一章         空分工藝流程的組成

       一、工藝流程的組織我國(guó)從1953年,在哈氧第一臺(tái)制氧機(jī),目前出現(xiàn)的全低壓制氧機(jī),這期間經(jīng)歷了幾代變革:第一代:高低壓循環(huán),氨預(yù)冷,氮?dú)馔钙脚蛎?,吸收法除雜質(zhì);

      第二代:石頭蓄冷除雜質(zhì),空氣透平膨脹低壓循環(huán);第三代:可逆式換熱器;第四代:分子篩純化;第五代:,規(guī)整填料,增壓透平膨脹機(jī)的低壓循環(huán);第六代:內(nèi)壓縮流程,規(guī)整填料,全精餾無(wú)氫制氬;○全低壓工藝流程:只生產(chǎn)氣體產(chǎn)品,基本上不產(chǎn)液體產(chǎn)品;○內(nèi)壓縮流程:化工類:5~8:臨界狀態(tài)以上,超臨界;                      鋼鐵類:3.0  ,臨界狀態(tài)以下;

      二、各部分的功用凈化系統(tǒng)     壓縮     冷卻     純化    分餾 (制冷系統(tǒng),換熱系統(tǒng),精餾系統(tǒng))   液體:貯存及汽化系統(tǒng);氣體:壓送系統(tǒng);○凈化系統(tǒng):除塵過(guò)濾,去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì);○壓縮氣體:對(duì)氣體作功,提高能量、具備制冷能力;           (熱力學(xué)第二定律)○預(yù)冷:對(duì)氣體預(yù)冷,降低能耗,提高經(jīng)濟(jì)性   有預(yù)冷的一次節(jié)流循環(huán)比無(wú)預(yù)冷的一次節(jié)流循環(huán)經(jīng)濟(jì),增加了制冷循環(huán),減輕        了換熱器的工作負(fù)擔(dān),使產(chǎn)品的冷量得到充分的利用;○純化:防爆、提純;        吸附能力及吸附順序?yàn)椋海弧鹁s:空氣分離      換熱系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)能量傳遞,提高經(jīng)濟(jì)性,低溫操作條件;      制冷系統(tǒng):①維持冷量平衡 ②液化空氣                                          膨脹機(jī)                             方法                                          節(jié)流閥                 膨脹機(jī)制冷量效率高:膨脹功W;        冷損:跑冷損失       Q1                     復(fù)熱不足冷損 Q2                     生產(chǎn)液體產(chǎn)品帶走的冷量Q3                            

             第一節(jié)       凈化系統(tǒng)   

      一、除塵方法:

      1、 慣性力除塵:氣流進(jìn)行劇烈的方向改變,借助塵粒本身的慣性作用分離;

      2、 過(guò)濾除塵:空分中最常用的方法;

      3、 離心力除塵:旋轉(zhuǎn)機(jī)械上產(chǎn)生離心力;

      4、 洗滌除塵:

      5、 電除塵:

      二、空分設(shè)備對(duì)除塵的要求對(duì)0.1以下的粒子不作太多要求,因過(guò)濾網(wǎng)眼太小,阻力大;對(duì)0.1以上的粒子要100%的除去;

      三、過(guò)濾除塵的兩種過(guò)濾方式  

       1、內(nèi)部過(guò)濾:松散的濾料裝在框架上,塵粒在過(guò)濾層內(nèi)部被捕集;  

       2、表面過(guò)濾:用濾布或?yàn)V紙等較薄的濾料,將塵粒黏附在表面上的塵粒層作為過(guò)濾層,進(jìn)行塵粒的捕集;   自潔式過(guò)濾器:

      1以上99.9%以上;                 阻力大于1.5KPa。就進(jìn)行自清除;   文丘里管(文式管):將空氣壓力能轉(zhuǎn)換為速度能;                      濾筒可以工作時(shí)更換;四、除塵裝置的性能評(píng)價(jià)1、流量(處理能力):選加工空氣量的兩倍;

      2、壓力損失;

      3、除塵效率;

      4、壽命;

       第二節(jié) 空氣壓縮系統(tǒng) 

      概念:等溫效率:等溫效率,為等溫功率與軸功率N之比,即:控制調(diào)節(jié)能力:防喘振;振動(dòng):經(jīng)濟(jì)性:好的用汽輪機(jī),蒸汽機(jī),燃汽輪機(jī); 

      第三節(jié)   空氣預(yù)冷系統(tǒng)

       一、分類1、 氮水預(yù)冷:適用于大中型空分;

      2、 冷水機(jī)組:適用于< 4000的空分;

      二、組成空冷塔,水冷塔,水泵,冷水機(jī)組氮水預(yù)冷系統(tǒng)分為兩類:

      a.空壓機(jī)末級(jí)冷卻器與空冷塔合二為一:氮水預(yù)冷系統(tǒng)熱負(fù)荷大,傳熱溫差大,常用;b.空壓機(jī)末級(jí)冷卻器單獨(dú)設(shè)置;

      三、工作原理利用來(lái)自冷箱內(nèi)污氮、氮?dú)夂牟伙柡托晕照舭l(fā)潛熱使循環(huán)水降溫; 熱質(zhì)交換:顯熱——溫差;          

      潛熱——相變;          潛熱交換顯熱交換;常溫:水——100℃水蒸氣      100千卡以上;      100℃——水蒸汽      539千卡;冷箱內(nèi)來(lái)的相對(duì)濕度為20%~30%,非常干燥,相對(duì)濕度是相變發(fā)生的主要條件。    四、預(yù)冷系統(tǒng)的作用1、實(shí)現(xiàn)空氣的等溫壓縮,增大等溫效率;2、降低空氣進(jìn)主換熱器的溫度;3、使純化條件工作在最佳狀態(tài)。                                        五、設(shè)置氮水預(yù)冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1、保證冷量充足(膨脹量可減少);2、減少主換熱器的熱負(fù)荷;3、減低空氣的飽和含水量,減輕純化系統(tǒng)的工作負(fù)荷;4、溫度越低,工況越穩(wěn)定。六、結(jié)構(gòu)類型1、空冷塔:a.空筒式:洗滌空氣灰塵、等;           b.大孔徑穿流板;阻力較大,10KPa以上;           c.散堆填料:目前使用最多,鮑爾環(huán):表面積大,傳質(zhì)效果好,阻力小;2、水冷塔;a.噴淋式;           b.塔板式;           c.散堆填料;3、冷水機(jī)組:逆卡諾循環(huán)