空气分离综述

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1、空气低温分离技术学生姓名刘子源专业班级过程装备08-01班学号200804030125院（系）材料与化学工程学院指导教师（职称）张永海（副教授）完成时间2012年2月28日【摘要】：根据国内空气分离制造行业的产品情况，简要介绍了国内空气分离技术的几种方法，分析了国内低温空气分离技术的发展及现状。【关键词】:空气分离；低温；发展；现状；应用Abstract:Accordingtotheproductsofairseparationindomesticmanufacturingindustry,thispaperb

2、rieflyintroducesseveralmethodsofthedomesticcryogenicairseparation、andanalysesitsdevelopmentandthestatusKeyword:airseparation;cryogenic;developmentandstatus；application•引言随着气体工业的迅速发展及我国市场经济的建立，对气体生产设备的要求越来越高，同时也推动了空分设备技术的发展，特别是近20年空分技术的发展更是日新月异，国内制造厂家通过引进、吸收、

3、消化国外的先进技术，逐步走向自主研发，不断地推出新的产品。一・空气分离方法工业制取氧氮的主要方法是分离空气。分离空气的主要方法有:低温精馆法;变压吸附法;薄膜渗透法;化学吸收法。其中应用最广泛的是低温精馆法口小。1.1低温精憾法低温精憎法的主要工作原理是将空气压缩液化，除去杂质并冷却后，根据各组分沸点的不同,经精谓塔精谓分离，而得到所需产品。低温法空分工业S6］自1902年徳国制成第一台生产能力为10ni3/h的单级精馆空分装置以来，迄今已有90多年的发展历史。在此期间，分离空气的流程与设备不断改进［7］:19

4、02年克劳特用膨胀机液化空气成功;1924年弗康克尔提出用具有金属带填料的蓄冷器代替换热器;1932年拉赫曼提出将部分空气直接送入上塔参加精憾，挖掘上塔潜力；1939年卡皮查将透平膨胀机用于低压空分装置;40年代末，美国制成可逆式换热器并用于空分工业。到了50年代,空分技术进入了一个新阶段，各国都趋于发展大型化全板翅式换热器的全低压空分装置，装置最大容量达50000m3/ho近年来，分子筛脱除水和二氧化碳技术在空分装置中得到重视和应用；到80年代初，国外大型空分设备单套牛产能力己达到74000m3/h(98.5

5、%02)。大规模工业生产氧气、氮气以此法为最经济，在空气分离方法中占有牢固的统治地位。其优点是：(1)因为主换热器只起低温产品气体和环境温度原料气热交换作用，其冷损失可尽可能地低；(2)所需交换的热量减少到最小，所以换热器的换热面积也最小。目前低温法分离空气的主要流程有两种⑹：一是能同时分离氧、氮的双塔流程;另一种是能同时生产氧、氮和氮的三塔流程。随着压缩机加工制造技术的发展,深冷法已逐步由往复式压缩机向离心式和螺杆式压缩机发展，使用寿命增加到10万小时以上。空气净化技术也由化学溶液处理发展为分子筛纯化，既提高

6、了净化效率，乂改善了操作环境。近几年低温法的发展,主要有以下儿方面。(1)液氧泵内压缩流程A】"目前,大型空分装置除采用高效和大制冷量的带增压风机的空气汽轮膨胀机和高压氮气汽轮膨胀机外，还采用高压液氧泵在冷箱内对产品液氧进行压缩而后再气化的液氧内压缩流程。为适应以煤或渣油为原料的大型合成氨设备对高压氧气和氮气的需要,80年代初林徳公司开发了液氧泵内压缩空气分离流程空分设备,并投入了运行。液氧泵的作用是将主冷凝中的液氧抽出和加压，经换热器气化复热后达到制氨工艺要求的压力(9.7MPa)，它代替了大型氧压机的功能。

7、(2)大型低温制氮设备目前世界上最大的一台低温制氮设备装于北海油FH的海上平台上，日产氮气6600t(约220000m3/h)。原理流程是将空气压缩后通过分子筛吸附器清除水份、C02和姪类杂质，经换热降温，再经低温精係塔分离制得氮气。(3)综合煤气化联合发电设备(ICGCC设备)TCGCC设备将空气分离系统、煤气化系统、蒸汽燃气联合发电系统三者组合成一个整体，经物料平衡、能量平衡以及投资成木等因素的综合分析，使输出的电能达到最佳化。(4)填料塔80年代初瑞士苏尔寿公司开发了不同结构的规整填料，获得专利。采用填料

8、塔可增大塔负荷调节范围，常规的筛板塔的负荷调节范围在70%〜110%之间,而规整填料塔负荷调节范围为30%〜110%o应用规整填料代替板式塔还可使上塔压力降低,从而获得节能效果。据美国APCI公司报导:规整填料应用于下塔可节能2.5%,而应用于上塔则可节能8%。如果维持原来板式塔的压力降操作，则使用规整填料可增加分离级数，而氧的提取率是随着分离级数的增加而提高的。由此可见，低温法的发展