空气分离的原理

3 空气分离原理3.1 概述本装置的氮气、氧气、氩气采用低温精馏方法从空气中分离出来的，通过若干物理过程来实现，这些过程包括：1)空气压缩，其最基本的作用是使流体获得能工艺线路输送所需的能量及工艺要求。

2)物理吸附法，脱除掉所有可能在低温下凝固的杂质。

3)换热：使热空气降温和低温液体产品复热气化。

4)产冷：a.为了开车启动期间的逐渐降温。

b.补偿系统的冷损（主要是由于空气与产品气之间的温差、产液体以及装置的跑冷损失造成的）。

5)脱除冷凝蒸发器中的有害杂质，降低冷凝蒸发器中易与氧发生危险反应的有害杂质（如碳氢化合物）的含量。

6)低温物理分离工艺，使空气中的氮、氧分离。

3.2空分装置主要流路图3.1空分装置主要流路3.2.1 冷箱物料平衡及热量平衡关系表 3.1 冷箱物料平衡及热量平衡关系3.2.2 在气体分离、液化或压缩的过程中所消耗的能量（主要是蒸汽和电的能量）图3.2 能量流向示意图P0:大气压力 T0：大气温度P：限定温度下的压力 Te：在P0压力下的蒸发温度3.3 自洁式过滤器原理3.3.1 过滤过程空气经过过滤筒，由于重力、惯性扩散、静电、接触阻力等综合作用，灰尘沉降、堆积在过滤元件上，干净空气经文氏管再到出风口送出。

3.3.2 自洁过程空气过滤元件上的灰尘，用定时或定差压的方式，由微电脑自动控制，依次对过滤筒反吹，将沉降物的颗粒灰尘吹落到大气中，每次仅一组（六个）过滤筒处于自洁过程，间隔时间为30秒，其它过滤筒仍处于正常过滤工作状态，过滤器照常运行。

3.4 空气预冷系统3.4.1 预冷的作用原理预冷系统设置在空气压缩机与纯化器之间，由空气冷却塔、水冷塔、螺杆式冷水机组、氨冷器及四台多级离心式水泵组成，起到降低进纯化器空气温度、减少空气中的含水量，提高分子筛的吸附值的作用。

同时，经水洗的空气可去除某些可溶性有害物质，如NH3、SO2、NO2、Cl2、HCl等，也可除去空气中部分固体颗粒。

空气分离原理
空气分离原理是指将空气中的氧气、氮气和其他气体分离出来的过程。

空气主要由氮气（约占78%）和氧气（约占21%）
以及少量的水蒸气、氩气、二氧化碳等组成。

空气分离的方法有多种，常见的包括压力摩擦吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）、膜分离和气体液化等技术。

以下是其中两种常见的空气分离原理：
1. 压力摩擦吸附技术（PSA）：该技术利用吸附剂对气体分子
的吸附选择性来实现分离。

通常情况下，吸附剂对氮气的亲和力较强，因此当空气通入吸附塔时，氮气会被吸附在吸附剂表面，而氧气等其他气体则通过吸附剂层，得到分离。

然后，在降低吸附塔的压力或提高吸附塔温度的条件下，吸附剂释放出吸附的氮气，以再生吸附剂，实现气体的分离和提纯。

2. 气体液化技术：该技术利用气体的不同沸点来实现分离。

根据不同气体的沸点特性，通过降低空气温度使其达到沸点以下，将氧气等易液化气体液化收集，而将剩余的氮气通过分流器排出。

这一方法主要应用于工业氧气和工业氮气的生产中，因为在常温下氧气的沸点较低，而氮气的沸点较高，利用这一特性可实现它们的分离。

综上所述，空气分离原理主要包括压力摩擦吸附技术和气体液化技术。

这些技术能够根据气体的物理化学性质实现对氧气、氮气等气体的有效分离和提纯，为空气分离行业提供了重要的技术基础。

一、空气分离的方法和原理空分的含义：简单说就是利用物理或者化学方法将将空气混合物各组进行分开，获得高纯氧气和高纯氮气以及一些稀有气体的过程。

空分分离的方法和原理：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。

１）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（在标准大气压下，氧的沸点为﹣１８３℃；氮的沸点为﹣１９６℃，沸点低的氮相对于氧要容易汽化这个特性，在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触，低沸点组分氮较多的蒸发，高沸点组分氧较多的冷凝的原理，使上升蒸气氮含量不断提高，下流液体中的氧含量不断增大，从而实现氧、氮的分离。

要将空气液化，需将空气冷却到﹣１７３℃以下的温度，这种制冷叫深度冷冻（深冷）；而利用沸点差将液态空气分离为氧、氮、氩的过程称之为精馏过程。

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）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。

３）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。

二、空气的组成氧、氮、氩和其他物质一样，具有气、液和固三态。

在常温常压下它们呈气态。

在标准大气压下，氧被冷凝至－183℃，氮被冷凝至－196℃，氩被冷凝至－186℃即会变为液态，氧和氮的沸点相差13 ℃，氩和氮的沸点相差10 ℃，空气的分离就是充分利用其沸点的不同来将其进行分离。

空气中除氧、氮和氩外，还有氖、氦、氪、氙等稀有气体，这些稀有气体广泛应用在国防、科研及工业上，稀有气体的提取也直接关系到空分装置氧气的提取率和生产运行能耗。

《空气分离流程工艺》课程：过程装备成套技术姓名：刘小菲学号: 08180224学院：石油化工学院班级：基地一班一．空气分离简介及基本原理空气分离简称空分，利用空气中各组分物理性质不同（见表），采用深度冷冻、吸附、膜分离等方法从空气中分离出氧气、氮气，或同时提取氦气、氩气等稀有气体的过程。

空气分离最常用的方法是深度冷冻法（如图示）。

此方法可制得氧、氮与稀有气体,所得气体产品的纯度可达98.0％～99.9％。

此外,还采用分子筛吸附法分离空气(见变压吸附),后者用于制取含氧70％～80％的富氧空气。

近年来，有些国家还开发了固体膜分离空气的技术。

氧气、氮气及氩气、氦气等稀有气体用途很广，所以空气分离装置广泛用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、军事等工业部门。

空气分离的基本原理是利用低温精馏法，将空气冷凝成液体，按照各组分蒸发温度的不同将空气分离。

双级精馏塔在上塔顶部和底部同时获得纯氮气和纯氧气；也可以在主冷的蒸发侧和冷凝侧分别取出液氧和液氮。

精馏塔中空气分离分为两级，空气在下塔进行第一次分离，获得液氮，同时得到富氧液空；富氧液空被送向上塔进行精馏，获得纯氧和纯氮。

上塔又分为两段:以液空进料口为界，上部为精馏段，精馏上升气体，回收氧组分，提纯氮气纯度，下段为提馏段，将液体中的氮组分分离出来，提高液体的氧纯度。

二．空气设备简史到50年代，由于吹氧炼钢和高炉鼓风工艺的推广应用以及氮肥工业的迅速发展，空气分离设备向大型化发展，并应用了近代的科研成果，如采用透平压缩机、透平膨胀机、板翅式换热器、微型计算机和分子筛吸附器等设备之后，空气分离设备不断得到改进和完善，设备中的空气压力从高压（20兆帕）降到低压（小于1兆帕）,单位产品的电耗也逐渐下降（每立方米氧的电耗从1.5降至0.6千瓦·小时）。

现代空气分离设备能生产各种容量、不同纯度的气态或液态产品，也能制造超高纯度的氧和氮（如含氧99.998％和含氮99.9995％）空气分离设备还能根据用户的需要，通过电子计算机的控制，随时增减产品的数量，达到经济用氧的目的。

空气分离的原理初中
空气分离是一种将空气中的成分按照其物理或化学特性分离的过程，通常用于制取高纯度的氧气、氮气等工业气体。

空气主要由氮气、氧气、二氧化碳、氩气等成分组成，其中氮气和氧气的含量最多。

空气分离的原理主要基于气体在固体界面上的吸附、吸附剂的选择性吸附以及分子量和沸点的差异。

下面将从吸附法、压缩法和分子筛法这三个主要方法对空气分离的原理进行详细介绍。

一、吸附法：吸附法是通过固体吸附剂的选择性吸附来实现空气分离的。

一般采用活性炭、分子筛等材料作为吸附剂。

这种方法的原理是根据不同气体在固体表面的吸附性质的差异，将氮气和氧气分离。

由于氧气优先被固体吸附剂吸附，所以只要将空气经过吸附床，氧气就会被吸附，而氮气则通过床层输出。

二、压缩法：压缩法是通过对空气进行压缩，再利用不同组分的沸点差异进行分离的。

当空气被压缩到一定压力后，通过降低温度使不同组分的沸点差别体现出来，进而实现分离。

在压缩机的作用下，空气经过冷却装置进行降温，使氮气和氧气发生液化，液态氧气收集起来，而未液化的氮气则通过返回到压缩机进行循环压缩。

三、分子筛法：分子筛法是利用分子筛吸附剂对气体分子的筛选作用来实现空气分离的。

在分子筛中，吸附剂的孔径较小，而氮气的分子尺寸较大，相对氧气等
其他气体来说，较难穿过分子筛的孔隙，因此可以通过分子筛来将氮气和其他气体分离开来。

当空气经过分子筛时，氮气被吸附下来，而氧气等其他气体则通过分子筛，实现了分离。

需要注意的是，这三种方法都是通过将空气中的氮气和氧气等组分分离出来，而得到高纯度的氧气或氮气。

根据实际需要，可以选择合适的方法进行空气分离。

分离液态空气法的原理分离液态空气法是一种用于从空气中提取氧气、氮气等气体的方法。

它利用了气体的沸点差异，通过连续的冷却和加热过程，将空气中的不同气体分离出来。

这种方法在工业生产和科学研究中有着重要的应用，下面将详细介绍其原理及过程。

首先，我们需要了解一些基本的物理知识。

在常温常压下，氮气的沸点为-196℃，而氧气的沸点为-183℃。

这意味着在低于这些温度时，氮气和氧气会变成液态。

因此，分离液态空气的方法就是通过控制温度，使得氮气和氧气在不同的温度下转化为液态，然后再将它们分离出来。

具体的分离过程包括以下几个步骤：首先，将空气通过压缩机进行压缩，然后通过冷凝器冷却至低于-196℃的温度。

在这个温度下，氮气会凝结成液体，而氧气则仍然是气态。

接着，将液态氮气收集起来，留下未凝结的氧气。

然后，将未凝结的氧气再次通过压缩机进行压缩，然后经过另一个冷凝器冷却至低于-183℃的温度。

在这个温度下，氧气也会凝结成液体。

此时，液态氮气和液态氧气就被成功分离了。

最后，将液态氮气和液态氧气分别收集起来，就完成了分离液态空气的过程。

这种方法的原理就是利用了氮气和氧气的沸点差异，通过连续的冷却和加热过程，将它们分离出来。

这种方法不仅可以用于提取氮气和氧气，也可以用于提取其他气体，如氩气、氩氦氖氪氡等。

因此，它在工业生产和科学研究中有着广泛的应用。

总的来说，分离液态空气法是一种基于气体沸点差异的分离方法，通过控制温度，将不同气体转化为液态，然后再将它们分离出来。

这种方法简单、高效，广泛应用于气体提取和制备领域。

希望通过本文的介绍，读者对分离液态空气法的原理有所了解，并能够在相关领域有所应用。

空分原理绪论一、空气分离的几种方法1、低温法（经典，传统的空气分离方法）压缩膨胀液化（深冷）精馏低温法的核心2、吸附法：利用固体吸附剂（分子筛、活性炭、硅胶、铝胶）对气体混合物中某些特定的组分吸附能力的差异进行的一种分离方法。

特点：投资省、上马快、生产能力低、纯度低（93%左右）、切换周期短、对阀的要求或寿命影响大。

3、膜分离法：利用有机聚合膜对气体混合物的渗透选择性。

穿透膜的速度比快约4-5倍，但这种分离方法生产能力更低，纯度低（氧气纯度约25%~35%）二、学习的基本内容1、低温技术的热力学基础——工程热力学：主要有热力学第一、第二定律；传热学：以蒸发、沸腾、冷凝机理为主；流体力学：伯努利方程、连续性方程；2、获得低温的方法绝热节流相变制冷等熵膨胀3、溶液的热力学基础拉乌尔定律、康诺瓦罗夫定律（1、2 ，空分的核心、精馏的核心）4、低温工质的一些性质：（空气、O、N、Ar）5、液化循环（一次节流、克劳特、法兰德、卡皮查循环等）6、气体分离（结合设备）三、空分的应用领域1、钢铁：还原法炼铁或熔融法炼铁（喷煤富氧鼓风技术）；2、煤气化：城市能源供应的趋势、煤气化能源联合发电；3、化工：大化肥、大化工企业，电工、玻璃行业作保护气；4、造纸：漂白剂；5、国防工业：氢氧发动机、火箭燃料；6、机械工业；四、空分的发展趋势○现代工业——大型、超大型规模；○大化工——煤带油：以煤为原料生产甲醇；○污水处理：富氧曝气；○二次采油；第一章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：5~8 ：临界状态以上，超临界；钢铁类：3.0 ，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：；○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液化空气膨胀机方法节流阀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 以下的粒子不作太多要求，因过滤网眼太小，阻力大；对0.1 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 以上99.9%以上；阻力大于1.5KPa。

空分的工艺流程和原理
空分，即空气分离，是指将空气中的氧氮混合气体通过分离工艺分离出纯氮、纯氧或其他常见气体的过程。

空分工艺主要包括压力摩擦吸附法（PSA）和低温常压分馏法（Linde法）。

1. 压力摩擦吸附法（PSA）：
- 原理：根据不同气体在固体吸附剂上的吸附性能的差异，利用压力变化来实现气体的分离。

PSA主要利用碳分子筛（CMS）吸附剂，通过交替的压缩和减压步骤，将氮气和氧气分离出来。

- 工艺流程：
a. 压缩：将空气通过压缩机增压至较高的压力。

b. 预冷：利用冷却器将压缩后的空气冷却至较低温度。

c. 吸附：将冷却后的空气通入吸附器中，吸附剂上的氮气被吸附，氧气通过。

d. 减压：关闭进气口，将吸附剂从高压状态减压至大气压，氮气被释放出来。

e. 冲洗：用一部分净化后的气体（再生气体）进行冲洗，去除吸附剂上的杂质。

f. 再生：将再生气体排出，吸附剂恢复正常吸附性能，准备下一次吸附分离。

2. 低温常压分馏法（Linde法）：
- 原理：根据气体的沸点差异，在低温下将空气分馏成液氧和液氮。

Linde法主要利用精馏塔进行分离。

- 工艺流程：
a. 压缩：将空气通过压缩机增压至较高的压力。

b. 预冷：利用冷凝器将压缩后的空气冷却至较低温度。

c. 分馏：将冷却后的空气进入精馏塔，精馏塔内设置的塔板使得氮气和氧气按沸点差进行分离。

d. 出口：分离后的纯氮和纯氧按需求从相应的出口取出。

e. 再压缩：将余下的气体再次经过压缩机增压，以提高分离效率。

空分工艺流程和原理的具体细节可能会有所差异，但以上是常见的空分工艺流程和原理。