第六节 空气深冷分离操作控制概要

目录1.流程总体概述2.压缩机3.换热器4.吸附器5.精馏1.流程总体概述空气中的氮、氧、氩以及氪、氙、氦、氖是采用低温精馏方法分离出来的。

上述低温可以通过若干物理过程来达到，这些过程包括：1)空压机，其最基本的作用是使流体有能力沿工艺线路流动；2)采用低温冻结法或物理吸附法，脱除掉所有可能在低温下固化的杂质；3)换热器：用以使空气降温和复热产品气体;4)产冷：-为了开车启动期间的逐渐降温；-补偿系统的冷损（空气与产品气之间的温差，产液体，装置的跑冷损失）；5)脱除所有易与氧发生危险反应的有害杂质（如碳氢化合物）的方法；6)低温分离工艺（精馏）；在气体分离、液化或压缩的过程中所消耗的能量（主要是电能）。

2.压缩机2.13.换热器3.1概述3.1.1定义换热器是一种将一股（或几股）流体的热量或冷量传递给另一股（或几股）流体的静止设备。

3.1.2例子在下面例举的换热器中，进口气流的流量和温度都是一定的，出口气流的温度将由该换热器的工作来决定（进、出口的流量相同）。

气流１进口温度 25︒C，出口温度－90︒C。

气流２进口温度－100︒C，出口温度20︒C。

这样，热端的温差为 5︒C，冷端的温差为10︒C。

3.2 热传道 3.2.1 传热过程换热器内部的热量传递可以用图示意。

如图所示，气流1与气流2之间的热传递可以通过 TA 到 TB 的温度变化曲线 予以说明。

在换热器壁面上及其邻近区域，由于层流流动，流体１与流体２所产生的热阻R1和R3 减弱 了热量的传递。

此外， 由于壁面本身的热量传递产生了一个附加的热阻R 2。

R 1，R 2，R 3分别确定了局 部换热系数 K 1，K 2和K 3，由它们导出一个总的换热系数K ，其定义如下 ：1111123123K R R R K K K =++=++气流１与气流２的换热量与换热表面积及温差成正比 ：∆∆Q K S T =⨯⨯整台换热器的换热量为 ：Q K S =⨯⨯ △T 平均3.2.2 某段换热区间内的热平衡气流 ∆W C T p 111⨯⨯气流 ∆W C T p 222⨯⨯ds根据前面的公式，该段区间所传递的热量：∆∆∆Q K S T T 312=⨯⨯-() W 2气流2C p 2∆∆∆∆∆Q K S T T Ln T T 31212=⨯⨯-（设 ∆∆T T 12〉）这三个换热量是相等的 ：∆∆∆Q Q Q 123==我们可以根据温度分布在图上显示出整台换热器的换热量。

1 机械杂质的脱除 2 水分、二氧化碳和乙炔的脱除
一、机械杂质的脱除
机械杂质一般用设置在空气压缩机入口 管道上的空气过滤器脱除。
常用的空气过滤器分湿式和干式两类。 湿式包括拉西环式和油浸式;干式包括袋 式、干带式和自洁式
1.拉西环式过滤器
拉西环式过滤器由钢制外 壳和装有拉西环的插人盒 构成见图1.1,拉西环上涂有 低凝固点的过滤油。空气 通过时,灰尘等机械杂质便 附着在拉西环的过滤油上, 拉西环式过滤器通常适用 于小型空分装置。
(一)空气预冷系统
空气预冷系统是空 气分离设各的一个 重要组成部分,它位 于空气压缩机和分 子筛吸附系统之间, 用来降低进分子筛 吸附系统空气的温 度及H20(g)、CO2 含量,合理利用空气 分离系统的冷量。
在填料式空气冷却塔 (简称空冷塔)的下段, 出空压机的热空气被 常温的水喷淋降温, 并洗涤空气中的灰尘 和能溶于水的N02、 S02、C12、HF等对分 子筛有毒害作用的物 质;在空冷塔的上段, 用经污氮降温过的冷 水喷淋热空气,使空 气的温度降至 10~20℃。
吸附容量随吸附温度的降低而增大,所以 应尽量降低吸附温度(温度增加不利于吸 附过程)
流速越高,吸附剂的吸附容量越小吸附效 果越差。流速不仅影咱吸附能力,而且影 响气体的干燥程度。
5.大气中有害杂质的吸附及其影响
对分子筛有害的杂质有:二氧化硫、氧化氮、氯 化氢、氯、硫化氢和氨等
这些成分被分子筛吸附后又遇到水分的情况下, 会与分子筛起反应而使分子笫的晶格发生变化。 它们与分子筛的反应是不可逆的,因而降低了分 子筛的吸附能力。其结果是:随着使用时间的延 长,吸附器的运转周期就会缩短。
在空气的液化过程,用T-S图可表示出物系 的变化过程,并可直接从图上求出温度、 压力、熵和焓的变化值.

气体深冷分离技术分析摘要：在对目前常见的几种气体分离工艺进行分析的基础上，根据空气中氧、氮成分的特性，选用了蒸馏法（低温低温分离工艺）。

重点对气体低温分离技术的工艺过程进行了描述，并对原料、工艺基础条件、设备选择及维护等因素对该技术产生的影响进行了分析，从而为获得高纯度的产品气体提供了一定的理论指导和技术支撑。

关键词：气相分离；低温蒸馏工艺；深冷分离技术1气液分离技术的研究概况在工业上通常使用的气体是氧，氮，二氧化碳，氩等。

制造工业气体的方法有很多，通常使用的气体分离技术包括：精馏法[1]，也就是将气体混合物凝结成液体，根据各组分沸点的差异，利用精馏的方法将其分离出来。

分凝法[2]是一种利用各组分沸点的差别来进行气体分离的方法，它和蒸馏法的区别是蒸馏法适合于沸点接近的情况，而分凝则适合于沸点有很大差别的情况；吸附法是指在一定的温度和压力下，采用液体吸收剂吸收混合气中的部分成分，从而实现对混合气的分离。

利用多孔固态吸附剂将被吸组分吸附在固态材料表面上，实现气体的分离；薄膜渗透法[3]，指的是利用高分子聚合物薄膜的选择渗透性，从混合物中将某种组分分离出来的一种方法。

空气中的成分以氧和氮气为主，在标准大气压下，氧的沸点为-183℃，氮气的沸点为-196℃，两者的沸点差异很小，所以大多数空分装置都是以低温精馏原理为主，并且低温精馏分离法生产成本低，技术成熟，适用于大规模工业化生产。

2.浅析深冷蒸馏工艺因为空气中除了含有氧气、氮气以外，还含有二氧化碳、粉尘、水蒸气等杂质，在气体分离技术中，一般会在空气进入压缩机前，用自洁空气过滤器将气体中的杂质除去，以避免这些杂质对设备的破坏。

经过压缩后的空气，通过冷却水与冷水的接触冷却。

空气中的杂质被进一步去除，同时降低了压缩空气的温度。

将残留的水分、二氧化碳、乙炔等杂质经分子筛干燥机吸收后，经换热器冷却到饱和温度，再将其送入下塔，成为蒸馏气体。

下层气体在通过塔盘时，通过塔盘与液相之间的热量和质量交换，使气相中的惰性组分氧逐步凝结，而液相中的惰性组分氮气逐步汽化。

科技研究农家参谋-183-NONG JIA CAN MOU空气深冷分离装置的实训操作王嘉龙1张虎2（1.连云港石化有限公司,江苏连云港，222000；2.伊泰煤制油有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯，017000）【摘 要】在煤制甲醇的生产设施中空气深冷分离装置属于较为主要的一部分，主要是将空气作为原材料，充分利用循环与冷淡等方式把空气液化，再对其展开精馏操作后，将氮气、氧气等从其中分离出来。

基于此，以下本文主要针对空气深冷分离装置的实训操作展开详细研究，进而探析了空气深冷分析装置的操作步骤与管理，旨在为相关企业起到微薄的参考帮助。

【关键词】空气深冷分离；装置实训；操作过程在空气深冷分离这种装置中有很多单元，例如：空气的压缩、净化、冷却、液化以及精馏等，相关企业为了能够有效提高相关人员对于这种装置的操作能力，除了让其熟练这种装置的实际操作以外，还需要定期展开专业培训。

而且让相关人员熟悉空气深冷分离这种装置实训操作的话，不仅能够使其更加明确石笋操作的详细步骤与流程，还可以在生产时针对常见问题展开准确判断与有效处理，因此，就需要针对空气深冷分离装置的实训操作展开全面研究。

1 空气深冷分离装置实训操作的详细步骤1.1 准备步骤在操作空气深冷分离装置时主要要点为：针对水、电、汽等系统展开全面检查，确定所有设备、程序、仪表的准备状况，在这些都做好启动的准备之后，就可以正式开启空气分离系统传送空气与净化，形成更加干净的空气，从而针对冷箱之中的设施、管线以及阀门展开吹扫，有效减少冷箱之中形成的灰尘与水蒸气[1]。

操作这种装置的主要步骤是：开启冷却水、用户仪表空气、分子筛、压缩机、预冷等多种系统，并针对精馏系统之中的线路与设施展开加温与吹刷。

详情如以下图1所示：图1 操作空气深冷分离装置的详细流程1.2 冷却步骤在冷却阶段时操作的主要要点为：需要把冷却设施由常温调成能够将空气液化的实际温度，从而为液体的累积与氮气、氧气的分离提供相应的低温条件。