空分制氧工艺流程

空分制氧工艺流程图片：空分制氧系统包括空压机系统、空冷系统、水冷系统、分子筛纯化系统、增压膨胀机系统、精馏塔系统、加压气化系统、氧气系统、氧压机系统、调压站系统空分制氧系统中精馏塔分离氮气与氧气的原理简介：精馏塔是一种采用精馏的方法，使各组份分离。从而得到高纯度组份的设备。空气被冷却至接近液化温度后送入精馏塔的下塔，空气自下向上与温度较低的回流液体充分接触进行传热，使部分空气冷凝为液体。由于氧是难挥发组份，氮是易挥发组份，在冷凝过程中，氧比氮较多的冷凝下来，使气体中氮的纯度提高。同时，气体冷凝时要放出冷凝潜热，使回流液体一部分汽化。由于氮是易挥发组份。因此，氮比氧较多的蒸发出来，使液体中氧纯度提高。就这样，气体由下向上与每一块塔板上的回流液体进行传热传质，而每经过一块塔板，气相中的氮纯度就提高一次，当气体到达下塔顶部时，绝大部分氧已被冷凝到液体中，使气相中的氮纯度达到99.999％。一部分氮气进入冷凝蒸发器中，冷凝成液氮．作为下塔回流液。同时上塔底部的液氧汽化，作为上塔的上升气体，参与上塔的精馏。将下塔底部得到的含氧38～40％的富氧液空节流后送入上塔，作为上塔的一部分回流液与上升气体接触传热，部分富氧液空汽化。由于氧是难挥发组份，氮是易挥发组份，因此，氮比氧较多的蒸发出来，使液体氧纯度提高。液体由上向下与上升气体多次传热传质，液相中的氧纯度不断提高，当液体到达上塔底部时就可得到99.6％的液氧。空分操作知识问答1.空气分离有哪几种方法?答：现在工业生产中采用的空气分离方法有三种：(1)深度冷冻法：先将空气液化，然后利用氧、氮沸点的差异，在一定的设备中(精馏塔)，通过精馏过程，使氧、氮分离，此法在大型空分装置中最为经济。并能生产纯度很高的氧氮产品。(2)变压吸附法：变压吸附法制氧或氮是在常温下进行的。其机理有二条：一是利用沸石分子筛对氮的吸附亲和力高于氧的吸附亲和力，以此分离氧和氮；二是利用氧在分子筛微孔中的扩散速度大于氮的扩散速度。在远离平衡条件下分离氧、氮。目前，采用变压吸附法制取氧或氮的装置，其容量和产品的纯度都受到一定的限制。例如用该法制氧的装置，容量一般还不能超过4000Nm3／H，纯度超不过95％；制氮的装置，容量一般在2000Nm3／H以下，纯度低于99.5％。(3)膜分离法：利用高分子聚合薄膜的渗透选择性，将空气中的氧、氮组分分离的方法称为膜分离法．用该法生产氧或氮的装置，容量和纯度也都有一定的局限，一般主要用来生产800Nm3／h以下，，纯度低于99．5％的氮气产品。2．氧气有什么用途?答：氧气是地球上一切生命有机体赖以生存的物质，它的化学性质非常活泼，很容易与其他物质化合生成氧化物。利用这一物质，氧在冶金、化工、国防工业等部门都得到广泛的应用。在甲醇合成的生产中，氧气与煤浆进行部分氧化反应，可生产出有效的原料气：氢气、一氧化碳。3．氮有什么用途?答：(1)氮的分子结构十分稳定，通常很难同其它物质发生化学反应，表现出很大的惰性，所以工业上常用它来作为保护气。(2)充氮气贮藏水果、蔬菜是一种先进的贮藏保鲜方法，它使水果、蔬菜在高氮低氧的环境中减缓新陈代谢，并进入冬眠状态，抑制后熟，从而长期保鲜。(3)“真空充氮”，贮藏大米及其它粮食，可使粮食不蛀虫、不发热、不霉变。(4)氮是植物生长的重要养分之一，空气中的氮很难被：随物直接吸收，人们一般通过生产合成氨，然后以氨为原料，生产备种能够被植物吸收的氮肥，如尿素。4．氩气有什么用途?答：氩是一种惰性元素，在空气中的容积百分率为0．93％。其用途广泛，例如：氩气常作为保护气体用于铝、铝合金、不锈钢的焊接；用于半导体材料和稀有金属的精炼；用于制造点弧灯；用“氩一氧炼钢法”可以获得超低碳不锈钢等等。5．空气中有哪些杂质?为什么要清除?答：空气中含有少量的水蒸汽、二氧化碳、乙炔和碳氢化合物及少许灰尘等杂质。如果让这些杂质进入空分装置，将是十分危险的，固体杂质会磨损器件，尤其威胁高速旋转设备的安全运行，带入换热器还会污染传热表面，降低换热效果；水蒸汽和CO2等在低温条件下会相继冻结析出，从而堵塞气体通道及塔板筛孔；乙炔和碳氢化台物在精馏塔中积聚过量，易引发爆炸。所以，为提高装置运行的安全性、可靠性和经济性，必须净化空气。6．本装置中是如何清除空气中的杂质?答：空气中的杂质有固体和气体杂质二种，固体杂质包括粉尘、机械颗粒等，固体杂质的清除是在空压机前的自洁式空气过滤器K7600中清除的。气体杂质包括：H2O、CO2及CmHn等烃类化合物等，本装置采用前置吸附器来净化这些气体杂质，在AC711101后设置分子筛吸附器MS711201/MS711202，MS711201/MS711202采用了由铝胶(Al2O3)和分子筛(13X)组成的双层卧式吸附器，先用铝胶吸附水份，分子筛主要承担C02、CmHn等的吸附。7．水冷却塔(AC710002)中污氮是怎样把水冷却的?答：我厂二期的氮水冷却塔是填料式冷却塔。常温的循环水从塔的顶部喷淋向下流动，从换热器出来的污氮气(温度约15度左右)自下而上流动，二者直接接触既传质又传热，是一个比较复杂的过程，一方面由于水的温度高于污氮的温度，就有热量直接从水传给污氮，使水得到冷却。另一方面，由于污氮是干燥的气体，所以水的分子能不断蒸发扩散到污氮中去，而水蒸发需要吸收汽化潜热，从水中不断带走热量，使得水的温度不断降低，污氮吸湿是使水降温的主要原因。知道这一点后，就能理解为什么有时冷却水的出口温度比污氮的进口温度还低。8.为什么空气经过冷却塔后水份含量减少？答：在某一压力下，饱和湿空气中的含水量随着温度的降低而减少。空气经空压机压缩后：进入到空气水冷塔的工艺空气压力在0．545MPa(表压)左右其水份含量达到饱和状态。在流经空气冷却塔时温度不断降低。随着温度的降低．饱和水份含量在减少，即有一部分水份自空气中析出。这部分水蒸气凝结成水，同时放出冷凝潜热。9．什么叫吸附剂?对吸附剂有什么要求?答：作为吸附用的多孔性固体叫吸附剂，对于吸附剂的主要要求有：(1)吸附剂必须是多孔物质。因为吸附只是在固体表面进行，孔隙越多，表面积越大，吸附能力越强。(2)吸附剂必须是选择性吸附，即吸附要具有选择性。不能吸附混合物中全部组分，只吸附要从混合物中清除的杂质。(3)吸附剂容量要大，即每公斤吸附剂所吸附的物质量要大。如果吸附容量小，吸附剂用量就大。(4)要具有一定的强度、耐压耐磨、不易破碎。(5)容易再生。(6)价格便宜。能满足上述条件要求，比较好的吸附剂就是常用的硅胶、铝胶和分子筛。10.吸附容量与哪些因素有关?答：影响吸附容量的因素较多；主要有：(1)与吸附过程的温度及被吸组分的分压有关；在被吸组分的分压相同的情况下(或者说浓度下)．吸附容量随着温度的升高而减小；而在相同温度下，吸附容量随着被吸组分分压(或浓度)的增大而增大，但是有个极限，当分压增到一定程度后，吸附容量基本上与分压无关。．(2)与气体(或液体)的流速有关。流速越高，吸附效果越差，原因是被吸物质与吸附剂接触时间短，流速低时，吸附效果要好些。(3)与吸附剂的再生完善程度有关：再生解吸越彻底，吸附容量就越大，反之越小。(4)与吸附剂厚度有关：吸附剂层厚度越大，被吸物质与吸附剂接触时间越长，容量越大。11．什么叫吸附剂的再生?答：吸附过程是可逆物理过程。吸附剂都存在一个吸附容量。当吸附到达该容量或超过该容量。吸附剂就失去了对吸附质的吸附能力。这时，就需要对吸附剂进行解吸，使被吸附的吸附质脱离吸附剂，从而将吸附剂吸附的吸附质含量大大降低，这时的吸附剂就恢复了其吸附能力。这种吸附饱和的吸附剂重新恢复活性，获得吸附能力的过程叫再生，再生是吸附的逆过程，属吸热反应。再生的途径有两种：一是提高温度去降低吸附容量，使吸附质解吸；二是降低压力，使吸附质解吸，本装置是采用加热后的150度的低压污氮气去再生吸附剂的。12．分子筛吸附器切换时为什么要进行均压？答：(1)分子筛吸附器切换时先要均压是为了保证整个装置的平稳运行。分子筛吸附器在切换时如果不均压，那么为了填充容器的内部空间，会使得装置的空气流量和压力突然发生波动．(2)另外，即将投用的分子筛吸附器若不先进行均压，切换时则会受到空气的强烈冲击，使隔栅变形甚至损坏。铝胶和分子筛也因为受冲击而相互磨擦挤压，产生粉尘微粒后进入吸附剂内通道，造成堵塞，降低吸附效率。所以分子筛吸附器在切换前必须均压。13．叙述分子筛吸附器的程控步骤答：两组分子筛吸附器是相互交替工作的，当MS711201处于吸附状态时，另一组吸附器MS711202则处于再生状态。各阀门的程序切换是由DCS系统中的程序控制。分子筛吸附器自动控制过程实际上是分子筛吸附器再生自控过程，该自控过程分18步进行，当切换程序启动时，即处于第一步。第一步：准备卸压：关闭V1201、V1203确认V1201、V1203关闭第二步：卸压：打开V1205，计时8分，PS961201达到给定值及计时到关闭V1205第三步：准备加热：打开V1213，确认V1213开第四步：加热：关闭V1217、V1210，打开V1211、V1218，计时100分，计时到第五步：吹冷：关闭V1218，打开V1217，计时100分，计时到第六步：准备充压：关闭V1211、V1213，打开V1210，确认V1211关第七步：充压：打开V1207，计时22分，PDS961201达到给定值及计时到，关闭V1207第八步：准备切换：打开V1203，确认V1203开第九步：切换：打开V1201，确认V1201开，计时10分第十步：准备卸压：关闭V1202、V1204，确认V1202、V1204关闭第十一步：卸压：打开V1206，计时8分，PS961203达到给定值及计时到关闭V1206第十二步：准备加热：打开V1214，确认V1214开第十三步：加热：关闭V1217、V1210，打开V1212、V1218，计时100分，计时到第十四步：吹冷：关闭V1218，打开V1217，计时100分，计时到第十五步：准备充压：关闭V1212、V1214，打开V1210，确认V1212关第十六步：充压：打开V1207，计时22分，PDS961201达到给定值及计时到，关闭V1207第十七步：准备切换：打开V1204，确认V1204开第十八步：切换：打开V1202，确认V1202开，计时10分14．什么叫焓?什么叫熵?答：将流体内的内能与流动能这两部分能量用一个概念来表示，取名为焓。即焓是表示流体流动时，流体的内能与流动能之和．焓=内能+流动能。熵是气体的状态参数，当气体的压力、温度一定时就有一定的熵值。S的单位是J／kg．k，当气体获得热量时熵值增加，熵值增加的量△s等于得到的热量△Q除以气体的温度T。即△s=△Q/T。简单地说．熵是一个衡量两种状态不等价性的量。15．空气在等温压缩后能量如何变化?答：在等温压缩时，由于温度不变，气体分子运动的动能没有变化．而分子间的距离缩小，分子相互间作用的位能减小。所以气体内部的能量是减少的，另外在压力不很高的情况下，压力空气可以当成理想气体看待，而理想气体的流动功仅取决于温度，温度相同，流动功亦相同。所以从能量角度来看等温压缩后气体的焓值比压缩前的焓值小。16．什么叫冷量?答：冷量是在制冷中习惯用的一种称呼，制冷就是要获得比周围空气温度更低的低温，它相对于周围空气来说，就有了吸收热量的能力，通常把低温物体相对于周围空气温度所具有的吸收热量能力的大小叫冷量。物体的温度越低(与周围空气的温差越大)。数量越多，则吸收热量的能力越大，即冷量越大。17．什么叫制冷?答：根据热力学第二定律，热只能自发地从高温物体传给低温物体。而反过程不能自发地进行。即不通过特殊的方法，不能获得比环境温度更低的温度。人们通过实践掌握了获得低温的方法。通过花费一定的代价，靠消耗功对气体进行压缩，然后再进行膨胀，而获得低温的过程叫制冷。获得低温的机器叫“制冷机”。对一般的制冷机，它只是获得零下几十度的低温，通常叫普通冷冻。如电冰箱、空调机等。在空分装置中，需要获得一