空分设备原理与操作-

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1、目录一、前言二、低温热力学基础三、空气过滤预冷和净化四、传热设备五、空气压缩机六、透平膨胀机七、空气分离原理及精馏塔八、空分设备流程九、控制技术十、空分设备部机操作一、前言空分设备俗称制氧机是在低温工作的一种设备，它应用低温技术，使空气液化分离从而获得氧、氮和五种稀有气体，为获得低温，需要有相应的一套设备，它们由压缩机、膨胀机、或节流装置，以及各种换热设备、精馏设备、净化设备、贮运设备，检测和自检设备组成。空分设备发展概况：1880年，德国人卡尔·林德利用焦耳-汤姆逊节流效应发明了气体液化技术，1903年，第一台工业性

2、的10m3/h空分设备运行成功，1952年，我国试制成功30m3/h空分设备。近年来，随着国内经济的高速发展，为冶金、石化、化工和航天等工业领域配套的大中型空分设备得到迅猛发展和广泛应用，空分设备的制氧规模从十年前的1500m3/h等级扩展到5000m3/h等级，新技术在空分设备中被广泛应用，如规整填料塔、全精馏无氢制氩技术，新的内压缩流程技术，先进的高级控制技术，各种先进的配套部机应用，更完善了安全运行和操作技术。二、空分产品性质及其应用氧在自然界分布很广，在空气、水、空石中的氧分子占地壳总重量的一半。氧可通过电解水

3、或分离空气等方法获得。氧在高温时很活泼。能与多种元素直接化合，是一种强烈的氧化助燃剂。氧与可燃气体（乙炔、氢、甲烷等）按一定比例混合后易引起爆炸。氧在加压和管道输送过程中，如有油脂、氧化铁屑或小粒可燃物（如煤粉、碳粒或有机纤维）存在，在气流运动与管壁或机体摩擦、撞击会产生大量热，当温度超过燃点时会导致管道机器着火、燃烧。被氧饱和的衣物以及其他纺织物与火种接触，会立即着火，当液氧浸湿的多孔有机物被引火或给以一定力量的撞击时会产生强烈的爆炸。氧是动物呼吸和可燃物燃烧所必须的气体。氧最先主要是用于医疗上的氧气疗法，输氧抢救病

4、人以及机械工业上的金属焊接和切割，后来逐步应用于冶金、石化、化工、环保等部门。氮的化学性质不活泼，在一定浓度下回使人窒息。氮在冶金、化工、轻化、电子等部门作为原料气、保护气、置换气和密封气。氩不燃烧也不助燃，是惰性气体。作用于金属冶炼的保护气，以及不锈钢铝和其他合金焊接的保护气。其他稀有气体主要用于电子光源和激光技术。二、低温热力学基础1、气体的基础状态参数。描写物质每一聚集状态下特性的物理量称为物质的状态参数描写气体状态的基本参数是温度、压强和比容。温度：表示物体冷热的程度。在工程上常用的测温标尺有摄氏温标和热力学温

5、标。摄氏温标应用得最早而且最广，分度的方法是规定标准大气压下纯水的冰点是0摄氏度、沸点为100摄氏度，将它平分100等份，每份为1度，用符号℃标记。热力学温标又称绝对温标或开尔文温标，它是依据热力学基础而为主的。绝对温标规定在标准大气压下纯水的三相点为273.16度，沸点与三相点间分为100格，毎格为1度，记做符号为K，把-273.16℃定为绝对零度，从绝对零度标起，绝对温标的刻度与摄氏温标的刻度相同。华氏温标：物理基础与摄氏温标的物理基础相同，华氏温标规定在标准大气压下纯水的冰点为32华氏度，沸点为212华氏度，将其

6、平分为180等份，每一份为1度，用符号℉标记。各温标间的换算关系为：t=T-273.16t=5/9(F-32)T=t+273.16F=9/5t+32压强（压力）单位面积上所受的垂直作用力称为压强，工厂中习惯叫做“压力”。在法定计量单位中，压力的符号为P（p），单位名称“帕（斯卡）”，单位符号为Pa。压力常用单位有物理大气压，工程大气压mmH2O，mmHg等。物理大气压（at或atm）：是指温度为0度时，纬度为45度海平面上大气的平均压力，可以称为标准大气压。工程大气压：是工程技术上常用的压力单位，指每1cm2面积上作用

7、1kg力而产生的压力，单位可用kgf/cm2表示。现在统一用国标单位Pa表示每1cm2面积上垂直作用1N的力而产生的压力。105Pa为1bar（巴），bar可以与国际单位并用。各单位的换算关系为：1at=1.013×105Pa1kgf/cm2=9.81×104Pa1mmH20=9.81Pa测量压力的仪表所指示的压力往往是被测压力的绝对值与大气压力之差，容器内气体对容器内壁的实际压力称为绝对压力，当容器内气体对容器壁的实际压力高于当时的大气压力时，其差值称为表压力，当容器内气体对容器的实际压力比大气压力低时，其差值称为真

8、空度，三者关系：P绝=P表+P大气；P绝=P大气-P真空度。用压力表测出的只能是表压力和真空度，而实际计算时都用绝对压力。比体积又称比容，单位质量气体所居有的体积称为比体积，又称质量体积，俗称比容。用符号V表示，单位m3/kg；反之单位体积的气体质量称为气体密度，以p表示。在表明气体的比体积或密度时，必须注明气体所处的状态，因为同