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    河南開空培訓資料(空分原理)

    一、空氣分離的幾種方法

    1、 低溫法(經典,傳統的空氣分離方法)壓縮       膨脹      液化(深冷)    精餾                          低溫法的核心       

    2、 吸附法:利用固體吸附劑(分子篩、活性炭、硅膠、鋁膠)對氣體混合物中某些特定的組分吸附能力的差異進行的一種分離方法。特點:投資省、上馬快、生產能力低、純度低(93%左右)、切換周期短、對閥的要求或壽命影響大。

    3、 膜分離法:利用有機聚合膜對氣體混合物的滲透選擇性。 穿透膜的速度比快約4-5倍,但這種分離方法生產能力更低,純度低(氧氣純度約25%~35%)二、學習的基本內容1、 低溫技術的熱力學基礎——工程熱力學:主要有熱力學第一、第二定律;傳熱學:以蒸發、沸騰、冷凝機理為主,流體力學:伯努利方程、連續性方程;2、 獲得低溫的方法絕熱節流相變制冷等熵膨脹3、 溶液的熱力學基礎拉烏爾定律、康諾瓦羅夫定律(1、2 ,空分的核心、精餾的核心)

    4、 低溫工質的一些性質:(空氣 、O、N、Ar)

    5、 液化循環(一次節流、克勞特、法蘭德、卡皮查循環等)

    6、 氣體分離(結合設備)三、空分的應用領域

    1、 鋼鐵:還原法煉鐵或熔融法煉鐵(噴煤富氧鼓風技術);

    2、 煤氣化:城市能源供應的趨勢、煤氣化能源聯合發電;

    3、 化工:大化肥、大化工企業,電工、玻璃行業作保護氣;

    4、 造紙:漂白劑;

    5、 國防工業:氫氧發動機、火箭燃料;

    6、 機械工業;四、空分的發展趨勢○ 現代工業——大型、超大型規模;○ 大化工——煤帶油:以煤為原料生產甲醇;○ 污水處理:富氧曝氣;○ 二次采油;  

     第一章         空分工藝流程的組成

     一、工藝流程的組織我國從1953年,在哈氧第一臺制氧機,目前出現的全低壓制氧機,這期間經歷了幾代變革:第一代:高低壓循環,氨預冷,氮氣透平膨脹,吸收法除雜質;

    第二代:石頭蓄冷除雜質,空氣透平膨脹低壓循環;第三代:可逆式換熱器;第四代:分子篩純化;第五代:,規整填料,增壓透平膨脹機的低壓循環;第六代:內壓縮流程,規整填料,全精餾無氫制氬;○全低壓工藝流程:只生產氣體產品,基本上不產液體產品;○內壓縮流程:化工類:5~8:臨界狀態以上,超臨界;                      鋼鐵類:3.0  ,臨界狀態以下;

    二、各部分的功用凈化系統     壓縮     冷卻     純化    分餾 (制冷系統,換熱系統,精餾系統)   液體:貯存及汽化系統;氣體:壓送系統;○凈化系統:除塵過濾,去除灰塵和機械雜質;○壓縮氣體:對氣體作功,提高能量、具備制冷能力;           (熱力學第二定律)○預冷:對氣體預冷,降低能耗,提高經濟性   有預冷的一次節流循環比無預冷的一次節流循環經濟,增加了制冷循環,減輕        了換熱器的工作負擔,使產品的冷量得到充分的利用;○純化:防爆、提純;        吸附能力及吸附順序為:;○精餾:空氣分離      換熱系統:實現能量傳遞,提高經濟性,低溫操作條件;      制冷系統:①維持冷量平衡 ②液化空氣                                          膨脹機                             方法                                          節流閥                 膨脹機制冷量效率高:膨脹功W;        冷損:跑冷損失       Q1                     復熱不足冷損 Q2                     生產液體產品帶走的冷量Q3                            

           第一節       凈化系統   

    一、除塵方法:

    1、 慣性力除塵:氣流進行劇烈的方向改變,借助塵粒本身的慣性作用分離;

    2、 過濾除塵:空分中最常用的方法;

    3、 離心力除塵:旋轉機械上產生離心力;

    4、 洗滌除塵:

    5、 電除塵:

    二、空分設備對除塵的要求對0.1以下的粒子不作太多要求,因過濾網眼太小,阻力大;對0.1以上的粒子要100%的除去;

    三、過濾除塵的兩種過濾方式  

     1、內部過濾:松散的濾料裝在框架上,塵粒在過濾層內部被捕集;  

     2、表面過濾:用濾布或濾紙等較薄的濾料,將塵粒黏附在表面上的塵粒層作為過濾層,進行塵粒的捕集;   自潔式過濾器:

    1以上99.9%以上;                 阻力大于1.5KPa。就進行自清除;   文丘里管(文式管):將空氣壓力能轉換為速度能;                      濾筒可以工作時更換;四、除塵裝置的性能評價1、流量(處理能力):選加工空氣量的兩倍;

    2、壓力損失;

    3、除塵效率;

    4、壽命;

     第二節 空氣壓縮系統 

    概念:等溫效率:等溫效率,為等溫功率與軸功率N之比,即:控制調節能力:防喘振;振動:經濟性:好的用汽輪機,蒸汽機,燃汽輪機; 

    第三節   空氣預冷系統

     一、分類1、 氮水預冷:適用于大中型空分;

    2、 冷水機組:適用于< 4000的空分;

    二、組成空冷塔,水冷塔,水泵,冷水機組氮水預冷系統分為兩類:

    a.空壓機末級冷卻器與空冷塔合二為一:氮水預冷系統熱負荷大,傳熱溫差大,常用;b.空壓機末級冷卻器單獨設置;

    三、工作原理利用來自冷箱內污氮、氮氣含水的不飽和性吸收蒸發潛熱使循環水降溫; 熱質交換:顯熱——溫差;          

    潛熱——相變;          潛熱交換顯熱交換;常溫:水——100℃水蒸氣      100千卡以上;      100℃——水蒸汽      539千卡;冷箱內來的相對濕度為20%~30%,非常干燥,相對濕度是相變發生的主要條件。    四、預冷系統的作用1、實現空氣的等溫壓縮,增大等溫效率;2、降低空氣進主換熱器的溫度;3、使純化條件工作在最佳狀態。                                        五、設置氮水預冷系統的優點1、保證冷量充足(膨脹量可減少);2、減少主換熱器的熱負荷;3、減低空氣的飽和含水量,減輕純化系統的工作負荷;4、溫度越低,工況越穩定。六、結構類型1、空冷塔:a.空筒式:洗滌空氣灰塵、等;           b.大孔徑穿流板;阻力較大,10KPa以上;           c.散堆填料:目前使用最多,鮑爾環:表面積大,傳質效果好,阻力??;2、水冷塔;a.噴淋式;           b.塔板式;           c.散堆填料;3、冷水機組:逆卡諾循環   





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