河南開(kāi)空培訓(xùn)資料（空分原理）

一、空氣分離的幾種方法

1、 低溫法（經(jīng)典，傳統(tǒng)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(duì)氣體混合物中某些特定的組分吸附能力的差異進(jìn)行的一種分離方法。特點(diǎn)：投資省、上馬快、生產(chǎn)能力低、純度低（93%左右）、切換周期短、對(duì)閥的要求或壽命影響大。

3、 膜分離法：利用有機(jī)聚合膜對(duì)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(chǎn)能力更低，純度低（氧氣純度約25%~35%）二、學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容1、 低溫技術(shù)的熱力學(xué)基礎(chǔ)——工程熱力學(xué)：主要有熱力學(xué)第一、第二定律；傳熱學(xué)：以蒸發(fā)、沸騰、冷凝機(jī)理為主，流體力學(xué)：伯努利方程、連續(xù)性方程；2、 獲得低溫的方法絕熱節(jié)流相變制冷等熵膨脹3、 溶液的熱力學(xué)基礎(chǔ)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(zhì)的一些性質(zhì)：（空氣 、O、N、Ar）

5、 液化循環(huán)（一次節(jié)流、克勞特、法蘭德、卡皮查循環(huán)等）

6、 氣體分離（結(jié)合設(shè)備）三、空分的應(yīng)用領(lǐng)域

1、 鋼鐵：還原法煉鐵或熔融法煉鐵（噴煤富氧鼓風(fēng)技術(shù)）；

2、 煤氣化：城市能源供應(yīng)的趨勢(shì)、煤氣化能源聯(lián)合發(fā)電；

3、 化工：大化肥、大化工企業(yè)，電工、玻璃行業(yè)作保護(hù)氣；

4、 造紙：漂白劑；

5、 國(guó)防工業(yè)：氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭燃料；

6、 機(jī)械工業(yè)；四、空分的發(fā)展趨勢(shì)○ 現(xiàn)代工業(yè)——大型、超大型規(guī)模；○ 大化工——煤帶油：以煤為原料生產(chǎn)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(guó)從1953年，在哈氧第一臺(tái)制氧機(jī)，目前出現(xiàn)的全低壓制氧機(jī)，這期間經(jīng)歷了幾代變革：第一代：高低壓循環(huán)，氨預(yù)冷，氮?dú)馔钙脚蛎?，吸收法除雜質(zhì)；

第二代：石頭蓄冷除雜質(zhì)，空氣透平膨脹低壓循環(huán)；第三代：可逆式換熱器；第四代：分子篩純化；第五代：，規(guī)整填料，增壓透平膨脹機(jī)的低壓循環(huán)；第六代：內(nèi)壓縮流程，規(guī)整填料，全精餾無(wú)氫制氬；○全低壓工藝流程：只生產(chǎn)氣體產(chǎn)品，基本上不產(chǎn)液體產(chǎn)品；○內(nèi)壓縮流程：化工類(lèi)：5~8：臨界狀態(tài)以上，超臨界；                      鋼鐵類(lèi)：3.0  ，臨界狀態(tài)以下；

二、各部分的功用凈化系統(tǒng)     壓縮     冷卻     純化    分餾 （制冷系統(tǒng)，換熱系統(tǒng)，精餾系統(tǒng)）   液體：貯存及汽化系統(tǒng)；氣體：壓送系統(tǒng)；○凈化系統(tǒng)：除塵過(guò)濾，去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)；○壓縮氣體：對(duì)氣體作功，提高能量、具備制冷能力；           （熱力學(xué)第二定律）○預(yù)冷：對(duì)氣體預(yù)冷，降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)性   有預(yù)冷的一次節(jié)流循環(huán)比無(wú)預(yù)冷的一次節(jié)流循環(huán)經(jīng)濟(jì)，增加了制冷循環(huán)，減輕        了換熱器的工作負(fù)擔(dān)，使產(chǎn)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?yàn)椋海弧鹁s：空氣分離      換熱系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)能量傳遞，提高經(jīng)濟(jì)性，低溫操作條件；      制冷系統(tǒng)：①維持冷量平衡 ②液化空氣                                          膨脹機(jī)                             方法                                          節(jié)流閥                 膨脹機(jī)制冷量效率高：膨脹功W；        冷損：跑冷損失       Q1                     復(fù)熱不足冷損 Q2                     生產(chǎn)液體產(chǎn)品帶走的冷量Q3                            

       第一節(jié)       凈化系統(tǒng)   

一、除塵方法：

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

2、 過(guò)濾除塵：空分中最常用的方法；

3、 離心力除塵：旋轉(zhuǎn)機(jī)械上產(chǎn)生離心力；

4、 洗滌除塵：

5、 電除塵：

二、空分設(shè)備對(duì)除塵的要求對(duì)0.1以下的粒子不作太多要求，因過(guò)濾網(wǎng)眼太小，阻力大；對(duì)0.1以上的粒子要100%的除去；

三、過(guò)濾除塵的兩種過(guò)濾方式  

 1、內(nèi)部過(guò)濾：松散的濾料裝在框架上，塵粒在過(guò)濾層內(nèi)部被捕集；  

 2、表面過(guò)濾：用濾布或?yàn)V紙等較薄的濾料，將塵粒黏附在表面上的塵粒層作為過(guò)濾層，進(jìn)行塵粒的捕集；   自潔式過(guò)濾器：

1以上99.9%以上；                 阻力大于1.5KPa。就進(jìn)行自清除；   文丘里管（文式管）：將空氣壓力能轉(zhuǎn)換為速度能；                      濾筒可以工作時(shí)更換；四、除塵裝置的性能評(píng)價(jià)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(jié) 空氣壓縮系統(tǒng) 

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(diào)節(jié)能力：防喘振；振動(dòng)：經(jīng)濟(jì)性：好的用汽輪機(jī)，蒸汽機(jī)，燃汽輪機(jī)； 

第三節(jié)   空氣預(yù)冷系統(tǒng)

 一、分類(lèi)1、 氮水預(yù)冷：適用于大中型空分；

2、 冷水機(jī)組：適用于< 4000的空分；

二、組成空冷塔，水冷塔，水泵，冷水機(jī)組氮水預(yù)冷系統(tǒng)分為兩類(lèi)：

a.空壓機(jī)末級(jí)冷卻器與空冷塔合二為一：氮水預(yù)冷系統(tǒng)熱負(fù)荷大，傳熱溫差大，常用；b.空壓機(jī)末級(jí)冷卻器單獨(dú)設(shè)置；

三、工作原理利用來(lái)自冷箱內(nèi)污氮、氮?dú)夂牟伙柡托晕照舭l(fā)潛熱使循環(huán)水降溫； 熱質(zhì)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；      水100℃——水蒸汽      539千卡；冷箱內(nèi)來(lái)的相對(duì)濕度為20%~30%，非常干燥，相對(duì)濕度是相變發(fā)生的主要條件。    四、預(yù)冷系統(tǒng)的作用1、實(shí)現(xiàn)空氣的等溫壓縮，增大等溫效率；2、降低空氣進(jìn)主換熱器的溫度；3、使純化條件工作在最佳狀態(tài)。                                        五、設(shè)置氮水預(yù)冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1、保證冷量充足（膨脹量可減少）；2、減少主換熱器的熱負(fù)荷；3、減低空氣的飽和含水量，減輕純化系統(tǒng)的工作負(fù)荷；4、溫度越低，工況越穩(wěn)定。六、結(jié)構(gòu)類(lèi)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(huán)：表面積大，傳質(zhì)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(jī)組：逆卡諾循環(huán)