第三部分空分工艺流程的组成一、工艺流程的组织我国从1953年，在哈氧第一台制氧机，目前出现的全低压制氧机，这期间经历了几代变革：第一代：高低压循环，氨预冷，氮气透平膨胀，吸收法除杂质；第二代：石头蓄冷除杂质，空气透平膨胀低压循环；第三代：可逆式换热器；第四代：分子筛纯化；第五代：，规整填料，增压透平膨胀机的低压循环；第六代：内压缩流程，规整填料，全精馏无氢制氩；○全低压工艺流程：只生产气体产品，基本上不产液体产品；○内压缩流程：化工类：5~8MPa：临界状态以上，超临界；钢铁类：3.0MPa，临界状态以下；二、各部分的功用净化系统压缩冷却纯化分馏（制冷系统，换热系统，精馏系统）液体：贮存及汽化系统；气体：压送系统；○净化系统：除尘过滤，去除灰尘和机械杂质；○压缩气体：对气体作功，提高能量、具备制冷能力；（热力学第二定律）○预冷：对气体预冷，降低能耗，提高经济性有预冷的一次节流循环比无预冷的一次节流循环经济，增加了制冷循环，减轻了换热器的工作负担，使产品的冷量得到充分的利用；○纯化：防爆、提纯；吸附能力及吸附顺序为：H2O>C2H2>CO2；○精馏：空气分离换热系统：实现能量传递，提高经济性，低温操作条件；制冷系统：①维持冷量平衡②液化空气膨胀机W+?h方法节流阀?h膨胀机制冷量效率高：膨胀功W；冷损：跑冷损失Q1复热不足冷损Q2生产液体产品带走的冷量Q3Q≥Q1+Q2+Q3第一节净化系统一、除尘方法：1、惯性力除尘：气流进行剧烈的方向改变，借助尘粒本身的惯性作用分离；2、过滤除尘：空分中最常用的方法；3、离心力除尘：旋转机械上产生离心力；4、洗涤除尘：5、电除尘：二、空分设备对除尘的要求对0.1?m以下的粒子不作太多要求，因过滤网眼太小，阻力大；对0.1?m以上的粒子要100%的除去；三、过滤除尘的两种过滤方式1、内部过滤：松散的滤料装在框架上，尘粒在过滤层内部被捕集；2、表面过滤：用滤布或滤纸等较薄的滤料，将尘粒黏附在表面上的尘粒层作为过滤层，进行尘粒的捕集；自洁式过滤器：1?m以上99.9%以上；阻力大于1.5KPa。就进行自清除；文丘里管（文式管）：将空气压力能转换为速度能；滤筒可以工作时更换；四、除尘装置的性能评价1、流量（处理能力）：选加工空气量的两倍；2、压力损失；3、除尘效率；4、寿命；第二节空气压缩系统概念：等温效率：等温效率ηT，为等温功率NT与轴功率N之比，即：ηT=控制调节能力：防喘振；振动：经济性：好的用汽轮机，蒸汽机，燃汽轮机；NTN第三节一、分类1、氮水预冷：适用于大中型空分；2、冷水机组：适用于<4000的空分；二、组成空冷塔，水冷塔，水泵，冷水机组空气预冷系统空气预冷系统氮水预冷系统分为两类：a.空压机末级冷却器与空冷塔合二为一：氮水预冷系统热负荷大，传热温差大，常用；b.空压机末级冷却器单独设置；三、工作原理利用来自冷箱内污氮、氮气含水的不饱和性吸收蒸发潜热使循环水降温；H2OWNN2热质交换：显热——温差；潜热——相变；潜热交换≥显热交换；常温：水——100℃水蒸气100千卡以上；水100℃——水蒸汽539千卡；冷箱内来的WN相对湿度为20%~30%，非常干燥，相对湿度是相变发生的主要条件。四、预冷系统的作用1、实现空气的等温压缩，增大等温效率；2、降低空气进主换热器的温度；3、使纯化条件工作在最佳状态。T等温线等温节流效应等焓线S五、设置氮水预冷系统的优点1、保证冷量充足（膨胀量可减少）；2、减少主换热器的热负荷；3、减低空气的饱和含水量，减轻纯化系统的工作负荷；4、温度越低，工况越稳定。六、结构类型1、空冷塔：a.空筒式：洗涤空气灰尘、NH3,H2S等；b.大孔径穿流板；阻力较大，10KPa以上；c.散堆填料：目前使用最多，鲍尔环：表面积大，传质效果好，阻力小；2、水冷塔；a.喷淋式；b.塔板式；c.散堆填料；3、冷水机组：逆卡诺循环第四节纯化系统空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组分外，还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等归体杂质。这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害，固体杂质会磨损空压机运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效果；水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出，将堵塞设备及气体管道，致使空分装置无法生产；乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生，所以为了保证制氧机的安全运行，清除这些杂质是非常有必要的。一、H2O,CO2,CnHm净除的几种方法1、吸收法：2NaOH+CO2=NaCO3+H2O现在已不使用；2、冻结法：切换板式：利用氮气蒸发和升华。淘汰的原因：要求污氮的量大，氧氮产量1：1.2；3、吸附法：利用固体吸附剂对气体混合物中多组分吸附能力的差异进行的；氧