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空分设备工艺流程培训教材1第一章空分设备工艺流程第一节空气分离设备术语在学习空分设备基本知识之前，我们先来了解空分设备上使用的一些术语。一、空气分离设备术语基本术语1、空气存在于地球表面的气体混合物。接近于地面的空气在标准状态下的密度为1.29kg/m3。主要成分是氧、氮和氩；以体积含量计，氧约占20.95%，氮约占78.09%，氩约占0.932%，此外还含有微量的氢及氖、氦、氪、氙等稀有气体。根据地区条件不同，还含有不定量的二氧化碳、水蒸气及乙炔等碳氢化合物。2、加工空气指用来分离气体和制取液体的原料气。3、氧气分子式O2，分子量31.9988（按1979年国际原子量），无色、无臭的气体。在标准状态下的密度为1.429kg/m3，熔点为54.75K,在101.325kPa压力下的沸点为90.17K。化学性质极活泼，是强氧经剂。不能燃烧，能助燃。4、工业用工艺氧用空气分离设备制取的工业用工艺氧，其含氧量（体积比）一般小于98%。5、工业用气态氧用空气分离设备制取的工业用气态氧，其氧含量（体积比）大于或等于99.2%。6、高纯氧用空气分离设备制取的氧气，其氧含量（体积比）大于或等于99.995%。7、氮气分子式N2，分子量28.0134（按1979年国际原子量），无色、无臭、的惰性气体。在标准状态下的密度为1.251kg/m3,熔点为63.29K,在101.325kPa威力下的沸点为77.35K。化学性质不活泼，不能燃烧，是一种窒息性气体。8、工业用气态氮用空气分离设备制取的工业用气态氮，其氮含量（体积比）大于或等于98.5%。空分设备工艺流程培训教材29、纯氮用空气分离设备制取的氮气，其氮含蓄量（体积比）大于或等于99.995%。10、高纯氮用空气分离设备制取的氮气，其氮含蓄量（体积比）大于或等于99.9995%。11、液氧（液态氧）液体状态的氧，为天蓝色、透明、易流动的液体。在101.325kPa压力下的沸点为90.17K，密度为1140kg/m3。可采用低温法用空气分离设备制取液态或用气态氧加以液化。12、液氮（液态氮）液体状态的氮，为透明、易流动的液体。在101.325kPa压力下的沸点为77.35K，密度为810kg/m3。可采用低温法用空气分离设备制取液态氮或用气态氮加以液化。13、液空（液态空气）液体状态的空气，为浅蓝色、易流动的液体。在101.325kPa压力下的沸点为78.8K，密度为873kg/m3。液空是空气分离过程中的中间产物。14、富氧液空指氧含量（体积比）超过的20.95%的液态空气。15、馏分液氮（污液氮）在下塔合适位置抽出的、氮含量（体积比）一般为95%~96%的液体。16、污氮由上塔上部抽出的、氮含量（体积比）一般为95%~96%的液态体。17、标准状态指温度为0°C、压力为101.325kPa时的气体状态。18、空气分离从空气中分离其组分以制取氧、氮和提取氩、氖、氦、氪、氙等气体的过程。19、节流流体通过锐孔膨胀而不作功来降低压力。20、节流效应（焦耳—汤姆逊效应）气体膨胀不作功产生的温度变化。空分设备工艺流程培训教材321、膨胀：流体压力降低，同时体积增加。22、等熵膨胀效应：气体在等熵膨胀时，由于压力变化产生的温度变化。23、空气膨胀：空气在膨胀机内绝热膨胀，同时对外作功的过程。24、氮气膨胀：氮气在膨胀机内绝热膨胀，同时对外作功的过程。25、一次节流的液化知循环（林德循环）以高压节流膨胀为基础的气体液化循环，其特点是循环气体既被液化又起冷冻作用。26、带膨胀机的高压液化循环（海兰德循环）对外作功的绝执膨胀与节流膨胀配合使用的气体液化循环，其特点是膨胀机进口的气体状态为高压常温。27、带膨胀机的中压液化循环（克劳特循环）对外作功的绝执膨胀与节流膨胀配合使用的气体液化循环，其特点是膨胀机进口的气体状态为中压低温。28、带膨胀机的低压液化循环（卡皮查循环）对外作功的绝热膨胀与节流膨胀配合使用的气体液化循环，其特点是膨胀机进口的气体状态为低压低温。29、斯特林循环：由两个等温过程和两个等容过程组成的理论热力循环。整个循环通过等温压缩、等容冷却、等温膨胀、等容加热等四个过程来完成。30、升华：从固相直接转变为汽相的相变过程。31、温差：指冷热流体两表面或两环境之间有热量传递时的温度差别。32、热端温差：指冷热流体间在换热器热端的温度差。33、中部温差：指冷热流体间在换热器中部的温度差。34、冷端温差：指冷热流体间在换热器冷端的温度差。35、液氧循环量由冷凝蒸发器底部抽出部分液氧流经吸附器，在清除这部分液氧中的碳氢化合物后再回入冷凝蒸发器的液氧量。36、入上塔膨胀空气（拉赫曼空气）由下塔底部抽出部分空气、经切换式换热器冷段复热，进入透平膨胀机构热膨空分设备工艺流程培训教材4胀后直接送入上塔参加精馏的空气。37液汽比（回流比）：在精馏塔中下流液体量与上升蒸汽量之比。38液泛：在精馏塔中上升蒸汽速度过高，阻止了液体正常往下溢流的工况。39、漏液：在筛孔板精馏塔中因上升蒸汽速度过低，使液体从筛孔泄漏的工况。40、变压吸附利用压力效应的吸附工艺在吸附—再生操作周期中，较高压力下吸附，较低压力下（或负压）下再生的过程。41、跑冷损失在低于环境温度下工作的设备与周围介质存在的温差所产生的冷量损失。42、复热不足损失在换热器热端冷热流体间存在的温差而导致冷量回收不完全的损失。43、冷量损失指空气分离设备的冷箱由于跑冷损失和复热不足损失的冷量损失。44、提取率：产品气体组分的总含量与加工空气中该组分的总含量之比。45、单位能耗：指空气分离设备生产单位产品气体所消耗的电能。46、低压流程：正常操作压力大于至小于或等于1.0MPa的工艺流程。47、中压流程：正常操作压力大于1.0MPa至小于或等于5.0MPa的工艺流程。48、高压流程：正常操作压力大于的5.0MPa工艺流程49、高低压流程：高压流程与低压流程相结合的流程。50、带分子筛吸附器低压流程采用分子筛吸附器来清除空气中水分和二氧化碳及碳氢化合物的低压流程。51、空气分离设备以空气为原料，用低温技术把空气分离成氧氮氩及其他稀有气体的成套设备。52、大型空气分离设备指生产氧气产量大于或等于10000m3/h（标准状态）的成套空气分离设备。53、中型空气分离设备指生产氧气产量大于或等于1000m3/h至小于10000m3/h（标准状态）的成套空气分离设备。空分设备工艺流程培训教材554、小型空气分离设备指生产氧气产量小于1000m3/h（标准状态）的成套空气分离设备二、稀有气体提取设备1、稀有气体提取设备用以提取纯氩、纯氖、纯氦、纯氪、纯氙等气体产品的设备。一般需与空气分离设备配用。2、稀有气体指氩、氖、氦、氪、氙五种气体。无色，无臭的气体。空气中的体积含量为0.932%。在标准状态下的密度为1.874kg/m3,熔点为84K,在101.325kPa压力下的沸点为87.291K。不活泼，不能燃烧，也不助燃。主要用于金属焊接、冶炼等。2.3氩气分子式Ar，原子量39.948（按1983年国际原子量），是一种无色、无臭的气体。空气中的体积含量为0.932%。在标准状态下的密度为1.784kg/m3,熔点为84K。在101.325压力下的沸点为87.291K。不活泼，不能燃烧，也不能助燃。主要用于焊接、冶炼等。4、纯氩：用空气分离设备提取的纯氩，其氩含量（体积比）大于或等于99.99%。5、液氩：液体状态的氩，是一种无色、无臭、呈透明的液体。6、氖气分子式Ne，原子量20.179（按1983年国际原子量），是一种无色、无臭的气体。空气中的体积含量为1.8×10-3%。在标准状态下的密度为0.8713kg/m3，熔点为24.57K。在101.325kPa压力下的沸点为27.09K。不活泼，不能燃烧，也不助燃。主要应用于照明技术等。7、纯氖：用空气分离设备提取的纯氖，其氖含量（体积比）大于或等于99.99%。8、液氖：液体状态的氖阳一种无色、无臭呈透明的液体。液氖常用作低温源。9、氦气分子式He，原子量4.0026（按1983年国际原子量），是一种无色、无臭的气体。空气中的体积含为5.24×10-4%。在标准状态下的密度为0.1769kg/m3。在101.325kPa压力下的沸点为4.215K。不活泼，不能燃烧，也不助燃。主要用于检漏、焊接、低空分设备工艺流程培训教材6温研究、特种重金属冶炼、色谱分析载气、潜水呼吸气等。10、纯氦：用空气分离设备提取的纯氦，其氦含量（体积比）大于或等于99.99%。11、液氦液体状态的氦，为无色透明的液体，沸点最低，是一种最主要的低温源。12、氪气分子式Kr。原子量83.80（按1983年国际原子量）是一种无色、无臭的气体。空气中的体积含量为1.0×10-4%。在标准状态下的密度为3.6431kg/m3。熔点116.2K。在101.325kPa压力下的沸点为119.79K。不活泼，不能燃烧，也不助燃。主要用于电真空及电光源等工业。13、纯氪：用空气分离设备提取的纯氪，其氪含量（体积比）大于或等于99.95%。14、氙气分子式Xe。原子量131.80（按1983年国际原子量）是一种无色、无臭的气体。空气中的体积含量为8.0×10-6%。在标准状态下的密度为5.89kg/m3。熔点161.65K。在压力下的沸点为165.02K。不活泼，不能燃烧，也不助燃。主要用于电光源工业，也用于医疗、电真空、激光等领域。15、纯氙：用空气分离设备提取的纯氙，其氙含量（体积比）大于或等于99.95%。16、氩馏分从上塔合适部位提取一股氧、氩、氮混合气作为氩提取设备的原料气体。其组分（体积含量）氩为7%~10%，氮一般小于0.06%，其余为氧。17、氩回流液在粗氩塔中精馏洗涤下来的氧、氩、氮混合液，其组分与氩馏分气体成相平衡。18、粗氩由粗氩塔塔顶获得的氩含量（体积比）大于或等于96%，其余为氧和氮的混合气体。19、富氧液空蒸汽：由粗氩塔冷凝器蒸发侧的富氧液空蒸发形成的蒸汽。20、富氧液空回流液为避免粗氩冷凝器蒸发侧富氧液空中碳氢化合物的浓缩，排放一部分富氧液空返回上塔。空分设备工艺流程培训教材721、氖氦馏分：从冷凝蒸发器顶部抽取的氖、氦、氮混合气体，作为氖氦提取设备的原料气。22、粗氖馏分氖氦馏分经粗氖氦塔分离而获得氖氦浓缩物。其氖和氦的总含量（体积比）为30%~50%，其余为氮及少量氢的混合气体。23、氖氦混合气经除氢和氮后所获得的氖氦混合气体，其组分含量（体积比）氖约为75%，氦约为25%。24、贫氪指贫氪塔塔底蒸发器中获得的浓缩物。其氪和氙的总含量（体积比）为0.1~0.3%，其余为氧（甲烷含量0.1～0.3%，）的混合气体。25、粗氪指粗氪塔塔底蒸发器中获得的浓缩物。其氪、氙的总含量（体积比）约为50%，其余为氧的混合气体（含有少量甲烷）。26、工艺氙指粗氪气体通过纯氪塔进一步分离后获得的氙气，其氙含量（体积比）为99%左右。三、基本概念1、液化：气体变成液体的过程。2、汽化：液体变成蒸气的过程。3、蒸发：在某种温度下，液体的外露界面上进行的汽化过程。4沸腾：液体内部发生汽化过程，即液体内部不断产生汽泡而上升，变成蒸汽而跑到上部空间去。5、饱和蒸汽压空间中蒸气分子的数目不再增加，蒸汽压力维持一定，达到平衡。6饱和温度：饱和蒸汽压所对应的液化温度。空分设备工艺流程培训教材87、易挥发组份在同一压力下所对应的饱和温度越低，表示该物质越容易被汽化。8、临界温度只有低于这个温度才可能采用提高压力的方法使它液化，这个液化的最高温度。9、临界压力：在临界温度下，所需要的液化压力。10、汽化潜热：在饱和温度下，使液体分子变成蒸汽分子所需的热量。11、过热蒸汽：超过饱和温度的蒸气，亦叫未饱和蒸气。12、过冷液体：温度低于该压力所对应饱和温度的液体，也叫未饱和液体。*任何物质都能以气液固的形式出现，并在一定条件下发生相互转化。13、温度（T）：是物体冷热程度的标志，对物体的热运动状态有关。T（k）=t（℃）+273K为国际温标（也叫绝对温标），t为摄氏