搜索
河北工业大学成人高等教育毕业设计说明书(论文)姓名：张军平学号：20138519教学管理单位：河北工业大学伊犁函授站专业：化学工程与工艺题目：深冷法在空气分离中的应用指导者：评阅者：年月日毕业设计（论文）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。关键词：空分分子筛吸附器双级精馏塔目录1引言.......................................................................................................................................................422深冷法空分原理...................................................................................................................................423KDON48000/80000型空分装置简易流程分析.................................................................................433.1空气净化...................................................................................................................................................443.1.1过滤及压缩............................................................................................................................................443.1.2预冷........................................................................................................................................................443.1.3纯化：....................................................................................................................................................443.2空气液化...................................................................................................................................................453.3空气精馏...................................................................................................................................................453.3.1下塔精馏................................................................................................................................................453.3.2上塔精馏................................................................................................................................................454空分工艺设备介绍...............................................................................................................................464.1洁式空气过滤器.......................................................................................................................................464.2空气压缩机...............................................................................................................................................474.3分子筛吸附器...........................................................................................................................................474.4膨胀机.......................................................................................................................................................484.5双级精馏塔...............................................................................................................................................48结论................................................................................................................................................................49参考文献...................................................................................................................................................50致谢............................................................................................................................................................501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。2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%(容积)。干燥空气的主要成份如下:名称化学代号体积百分比重量百分比氧O220.9523.1氮N278.0875.5氩Ar0.9321.29空气中其它组成成份，如氢、二氧化碳、碳氢化合物的含量在一定范围内变化，而水蒸汽含量则随着温度和湿度而变化。空气中的主要成份的物理特性如下:名称化学符号标准大气压下的液化温度(℃)标准大气压下的固化温度(℃)临界温度(℃)临界压力MPa(A)氧O2-183-218.4-1195.079氮N2-195.8-209.86-1473.394氩Ar-185.7-189.2-1224.862空气的精馏就是利用空气的各种组份具有不同的挥发性,即在同一温度下各组份的蒸汽压不同，将液态空气进行多次的部分蒸发与部分冷凝，从而达到分离各组份的目的。当处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、质交换，气体中的部份冷凝成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收热量而部份蒸发。因沸点的差异，氧、氩的蒸发顺序为：氮氩氧，冷凝顺序为：氧氩氮。在本系统中，该过程是在塔板上进行的，当气体自下而上地在逐块塔板上通过时，低沸点组份的浓度不断增加，只要塔板足够多，在塔的顶部即可获得高纯度的低沸点组份。同理，当液体自上而下地在逐块塔板上通过时，高沸点组份的浓度不断增加，通过了一定数量的塔板后，在塔的底部就可获得高纯度的高沸点组份。由于氧、氩、氮沸点的差别，在上塔的中部一定存在着氩的富集区，制取粗氩所需的氩馏份就是从氩富集区抽取的处于冷凝温度的氧、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。3KDON50000/50000型空分装置简易流程分析3.1空气净化3.1.1过滤及压缩含尘空气入空气过滤器，过滤掉其中机械颗粒、粉尘等。经过滤的空气再入空气压缩系统，被空气压缩系统压缩到0.53MPa.G后进入空气预冷系统。空气冷却塔为装有两层塔料的填料塔，空气由空气压缩机送入空气冷却塔底部