空气分离-----分离过程在空分中的应用

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1、空气分离-----分离过程在空分中的应用摘要：分离过程在化工生产过程中起着举足轻重的重要作用，本文并阐述了它在当今工业生深冷法空气分离中的应用以及重要性。关键字：空分分子筛吸附器双级精馏塔0.引言　空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在，均匀地混合在一起，通常要将它们分离出来比较困难，目前工业上主要有３种实现空气分离方法。吸附法：利用多孔性物质分子筛对不同的气体分子具有选择性咐附的特点，对气体分子不同组分有选择性的进行吸附，达到单高纯度的产品。吸附法分离空气流程简章，操作方便运行成本较低，但不能获得高纯度的的双高产品。膜分离法：利

2、用一些有机聚合膜的潜在选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧气穿过膜的速度比氮快的多的特点，实现氧、氮的分离。这种分离方法得到的产品纯度不高，规模也较小，目前只适用于生产富氧产品。深冷法（也称低温法）：先将混合物空气通过压缩、膨胀和降温，直至空气液化，然后利用氧、氮汽化温度（沸点）的不同进行精馏分离。深冷与精馏的组合是目前工业上应用最广泛的空气分离方法。1.深冷法空分原理空气中氧和氮占99.23%(容积),因此在一般计算中,可以近似地将空气当做氧和氮的二元混合物,将氩归并到氮中去,其它气体忽略不计,即认为空气中含氧20.9%，含氮79.1

3、%(容积)。空气的组成组分氮氧氩沸点（℃）-195.8-183-185.8体积百分比78.0320.930.932将空气冷凝成液体，然后按各组分蒸发温度的不同将空气分离。处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮组成的液体时，气体要部分冷凝，转变为液体并放出冷凝潜热，沸点较高的氧较多的冷凝，这样蒸气中的氮浓度越来超高；液体则吸收热量而蒸发。沸点较低的氮较多的蒸发，液体中的氧浓度也越来越高，每经过一次蒸发—冷凝过程，气体中氮组分就增加，而液体中氧组分也增加。如果这种同时发生的蒸发—冷凝过程进行多次，混合物中的氧和氮便可分离。2.KDON

4、48000/80000型空分装置简易流程分析⑴空气净化：①过滤及压缩：原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器，除去灰尘及其它机械杂质，空气经过滤后经离心式空压机压缩至压缩至0.575Mpa后经空气冷却塔预冷，空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。②预冷：进入空冷塔的水分为两段。下段为由凉水塔来的冷却水，经循环水泵加压入空冷塔中部自上而下出空冷塔回凉水塔。上段为由水冷塔来的冷却水，经水冷塔与由分馏塔来污氮气热质交换冷却后由冷冻水泵加压，送入空气冷却塔顶部，自上而下出空气冷却塔回凉水塔。空气经空气冷却塔冷却后，温度降至18℃。

5、③纯化：空气经空气冷却塔冷却后进入切换使用的分子筛纯化器1#或2#，空气中的二氧化碳、碳氢化合物及残留的水蒸汽被吸附。分子筛吸附器为卧式双层床结构，下层为活性氧化铝，上层为分子筛，两只吸附器切换工作。当一台吸附器工作时，另一台吸附器则进行再生、冷吹备用。由分馏塔来的污氮气，经蒸汽加热器加热至-170℃后，入吸附器加热再生（高温再生时，再生气经蒸汽加热器及电加热器加热至260℃后，入吸附器加热再生），脱附掉其中的水份及CO2，再生结束由分馏塔来的污氮气冷吹，然后排入大气放空。⑵空气液化空气经净化后，由于分子筛的吸附热，温度升至～20℃，然后分

6、两路：第一路：空气在低压主换热器中与返流气体(纯氮气、压力氮气、污氮等)换热达到接近空气液化温度约-173℃后进入下塔进行精馏；第二路：空气进入增压空气压缩机1段进行增压，压缩后的这部分空气又分为二部分：①相当于膨胀空气的这部分空气从增压空气压缩机的Ⅰ段抽出，经膨胀机驱动的增压机，消耗掉由膨胀机输出的能量，使空气的压力得以进一步提高，增压后进入高压主换热器。在高压主换热器内被返流气体冷却至152k(-121℃）抽出，进入膨胀机膨胀制冷，膨胀后的空气，经汽液分离器分离后气体部分进入下塔，液体经节流后送入粗氩冷凝器（液空冷源）。②另一部分继续进

7、增压空气压缩机的Ⅱ段增压，从增压空气压缩机的Ⅱ段抽出后，进入高压主换热器，与返流的液氧和其他气体换热后冷却至106K（-167℃）经节流后进入下塔中部；⑶空气精馏：①下塔精馏：在下塔中，空气被初步分离成顶部氮气和底部富氧液态空气。顶部氮气：顶部气氮在主冷凝蒸发器中液化，同时主冷凝蒸发器的低压侧液氧被气化。绝大部分液氮作为下塔回流液回流到下塔，其余液氮经过冷器，被纯气氮和污气氮过冷并节流后送入上塔顶部作为上塔回流液。压力氮气：压力氮气从下塔顶部引出来，在低压主换热器中复热后出冷箱。污液氮：在下塔下部得到污液氮，经过冷器过冷后，节流至上塔上部参

8、与精馏。富氧液态空气：从下塔底部抽出的富氧液空在过冷器中过冷后，一部分作为粗氩冷凝器冷源，另一部分经节流送入上塔中部作回流液。②上塔精馏：经上塔的精馏，在顶部得到产品氮气，在上部