空分工艺培训教程

空分培训教材一、工艺流程：原料空气由吸入箱吸入，经自洁式空气过滤器AF去除灰尘和机械杂质，在离心式空压机中被压缩至0.52Mpa、100℃左右，压缩空气经空气冷却塔洗涤冷却至6～10℃，然后进入自动切换使用的分子筛吸附器，以清除H20、C02、C2H2和CmHn，出分子筛的空气为≤24℃分为三路：一路进入分馏塔中，空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度(-173℃)，并有少量气体液化，这些气液混合物一起进入下塔。

另一路空气(5000m3/h)作为膨胀气体，去增压膨胀机增压后再进入主换热器与返流气体换热。

这部分空气被冷却至-120℃左右，从主换热器中抽出，部份与未抽出的在主换热冷端引出的-173℃，气体汇合后去膨胀机，膨胀后的空气进入上塔中部。

第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气。

在下塔，空气被初步分离成氮和富氧液空，在塔顶获得99.99％的气氮，除少量被引出塔外作为压力氮外，大部份进入主冷与液氧换热冷凝成液氮，部分液氮回下塔作为下塔的回流液。

另一部分液氮，经过冷器过冷节流后进入上塔顶部，作为上塔回流液，下塔釜液36％02的液空，经过冷器过冷节流后进入上塔中部参加精馏。

不同状态的三股流体进入上塔经再分离后，在上塔顶部得到纯度为99.99％的氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔。

上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮气加热而蒸发，其中12000m3/h、纯度99.6％的氧气，经主换热器复热后出分馏塔，其余部分作为上升蒸气参加精馏；在上塔上部把污氮抽出，经主换热器复热引出分馏塔。

从主冷引出(折合气200m3/h)液氧作为产品液氧送用户。

从分馏塔出来的污氮，一部分去纯化系统，再生分子筛，其余去水冷塔升温、增湿后放空。

合格的氮气出分馏塔后，送入用户氮气压缩机，压缩送出，其余部份去预冷系统的水冷却塔，升温、增湿后放空。

合格的氧气出分馏塔后，氧压机压缩送出。

下塔出来的压力氮出分馏塔后，送往氧透作密封气。

空分工艺培训教程一、空分工艺的基本原理空分工艺是通过分子筛、冷凝器、填料板塔等装置，将空气中的氮气、氧气和其他气体分离并提纯的一种技术。

它是利用不同气体的沸点差异，通过加压和降温的方式将气体进行分离和提纯。

这一技术主要由压缩、冷却、膜分离和吸附等工艺步骤组成。

二、空分工艺的主要设备1. 压缩机：将空气进行压缩，提高气体的密度和压力，为后续的分离工艺提供条件。

2. 冷凝器：通过降温，将气体中的水蒸汽和其他杂质冷凝成液体，从而实现气体的提纯。

3. 分子筛：利用分子筛的微孔结构，根据气体分子的大小和极性进行分离，达到分离氮气和氧气的目的。

4. 塔设备：填料板塔或者填料塔是利用填料的表面积，通过空气在填料层的冲刷和液体的覆盖，实现气体的分离和提纯。

三、空分工艺的操作步骤1. 空气的压缩：将空气通过压缩机进行压缩，提高气体的密度和压力。

2. 冷凝分离：将压缩后的气体通过冷凝器进行降温，将其中的水蒸汽和其他杂质冷凝成液体。

3. 分子筛分离：利用分子筛的微孔结构，将氮气和氧气根据其分子大小和极性进行分离。

4. 塔设备分离：通过填料板塔或者填料塔的工作原理，将氮气和氧气进一步分离和提纯。

四、空分工艺的应用领域空分工艺广泛应用于石油、化工、医药等领域，主要用于工业气体的制备和提纯。

例如，空分工艺可以生产高纯度氧气和氮气，用于钢铁冶炼、化工生产以及医疗设备等领域。

此外，空分工艺还可以生产氩气、氦气等稀有气体，用于激光切割、气体焊接等高端应用。

五、空分工艺的优缺点1. 优点：空分工艺可以实现气体的高效分离和提纯，生产出高纯度的工业气体，广泛应用于各个领域。

同时，空分工艺还可以回收和利用废气，有效减少对环境的污染。

2. 缺点：空分工艺的设备投资和能耗较高，需要耗费大量的能源和材料。

同时，空分工艺的操作复杂，需要高水平的技术人员进行操作和维护。

六、空分工艺的发展趋势随着工业化和科技的不断发展，空分工艺也在不断进行改进和创新。

空分培训教材第一节概述空气是一种取之不尽的天然资源，它由具有丰富用途的氧气、氮气、氩气等气体组成。

这些气体在空气中是均匀地相互混合在一起的，要将他们分离开来是比较困难的，为此近百年来，随着工业技术的发展，对空气的分离形成了三种技术方法：吸附法、膜分离法及低温法。

吸附法是一种利用分子筛对不同分子的选择吸附性能来达到最终分离目的的技术，该技术流程简单，操作方便，运行成本低，但获得高纯度产品较为困难，而且装置容量有限，所以该技术有其局限的应用范围。

膜分离法利用的是膜渗透技术，利用氧、氮通过膜的速率的不同，实现两种组分的粗分离。

这种方法装置更为简单，操作方便，投资小但产品只能达到28% --35%的富氧空气，且规模只宜中小型化，只适用于富氧燃烧及医疗保健领域应用。

低温法是利用空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程，将空气液化，并通过精馏来达到不同组分分离的方法。

这种方法较前两种方法可实现空气组分的全分离、产品精纯化、装置大型化、状态双元化（液态及气态），故在生产装置工业化方面占据主导地位。

和传统的分离相比，这些气体的分离需在100K以下的低温环境下才能实现，所以称之为低温法（或深冷法）。

我们在这所要介绍的就是低温法空气分离技术。

第二节空气的性质及分离原理一、空气的一般性质空气是一种混合物,除含有其固定的氧、氮、氦、氖、氩、氪、氙、氡组份外，还含有水蒸气、二氧化碳、乙炔以及少量机械杂质，其组成如表1所示，各组分气体的物化参数如表2所示:二、空气分离的基本原理空气压缩、空气净化、换热、制冷与精馏是空分的五个主要环节。

现以此来做理论介绍：表2 几种气体的基本物化常数1.制冷空气是在－170℃以下的精馏塔中进行分离的，所以说通过制冷，获得所需的低温并维持这个环境,是空气分离的基本前提条件。

制冷的方法有两种:节流与膨胀。

为了直观地描述这两种热力学过程，先引入温—熵图。

(1).温熵图（T---S图）温熵图是以温度为纵坐标，熵为横坐标的热力学函数图。

•引言•空分技术概述•空分设备介绍目录•空分工艺流程详解•空分操作实践与技巧•安全生产与环境保护要求•总结与展望01引言提升员工技能保障生产安全促进企业发展030201培训目的和意义培训内容和方式培训内容培训方式预期效果员工技能提升生产安全保障企业人才储备02空分技术概述空分技术定义与原理定义原理空分技术的原理主要是基于空气中氧气、氮气等组分的沸点不同，通过压缩、冷却、液化、精馏等步骤，实现各组分的分离和提纯。

空分技术发展历程初始阶段早期的空分技术主要依赖于低温精馏法，设备庞大且能耗较高。

发展阶段随着技术的进步，空分技术逐渐实现了设备的小型化和能耗的降低，同时出现了变压吸附、膜分离等新型空分技术。

现阶段目前，空分技术已经广泛应用于工业、医疗、环保等领域，成为现代工业不可或缺的一部分。

空分技术应用领域工业领域01医疗领域02环保领域0303空分设备介绍设备组成及功能01020304空压机预冷系统分子筛吸附器精馏塔启动精馏塔在确认分子筛吸附器正常工作后，启动精馏塔进行空气分离。

按照设定的程序启动分子筛吸附器，确保其正常工作。

启动预冷系统开启预冷系统相关阀门，启动冷却水泵和冷冻机，对原料空气进行预冷处理。

开机前检查检查设备各部件是否完好，润滑油、冷却水等是否充足，确启动空压机设备操作流程设备维护与保养定期检查润滑油更换清洗过滤器校验仪表04空分工艺流程详解原料选择与预处理预处理步骤原料种类包括压缩、冷却、过滤和去除水分等，以确保原料空气的质量。

设备选用分离方法包括深冷分离和吸附分离等，深冷分离是目前应用最广泛的方法。

分离原理利用空气中各组分沸点的差异，通过精馏方法实现分离。

设备介绍精馏塔是空分设备的核心部件，其设计和操作对分离效果有重要影响。

空气分离原理及方法产品检测与质量控制产品种类主要产品为氧气、氮气和氩气等，应确保其纯度和质量。

检测方法包括化学分析和仪器分析等，以检测产品中的杂质和含量。

质量控制措施建立严格的质量管理体系，对原料、过程和产品进行全方位监控，确保产品质量稳定可靠。

江苏灵谷化工有限公司目录1 空分发展历史2 装置概述3 基本原理和过程4 流程概述5 预冷系统6 纯化系统7 制冷原理8 膨胀机9 液体泵10 单元部机11 安全规程12 流程图13 重要操作数据14 储存第一节空分发展历史1.1 空气分离的方法空分----空气分离的简称，空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在，均匀的混合在一起，要将它们分开比较困难，空气分离的方法主要有三种。

一吸附法-------让空气通过充填有某种多孔性物质[分子筛吸附剂]，利用吸附剂对不同的气体分子具有选择性吸附的特点从而得到所需要的纯度较高的气体。

由于吸附的容量有限，分子筛吸附气体达到饱和时，就没有吸附能力了，需要将吸附的介质解析出来，解析的过程叫再生，由于一般情况下，高压，低温有利于吸附，高温低压有利于解析，因此再生可采用加热提高温度的方法TSA，或采用降低压力的方法PSA。

由于吸附法分离空气存在吸附和解析两个物理过程，要想连续供气就必须设置两个或两个以上的吸附器。

吸附法分离空气流程简单，操作方便，运行成本低，但获得高纯度产品较为困难，产品氧纯度在93%左右，并且只适用于不大的空分。

二膜分离法------利用一些有机聚合膜的渗透选择性，氧氮通过膜的速度不同，从而实现氧氮分离。

这种方法装置简单，操作方便，启动快投资少，但产品纯度低，产量小。

三深冷法深冷法主要是先将空气净化，除去工艺过程有害气体，再将其液化，通过空气的沸点不同，利用精馏过程将其分开。

目前，在空气分离行业占主导地位的装置还是深冷法，这主要是因为深冷法与其它两种方法相比，具有纯度高，产量范围宽，产品多样。

但是与其他两种方法相比，流程长，设备结构复杂，能耗高。

纯度高------氧气纯度可达到99.6%以上，氮气纯度可达到99.999%以上。

这是其它两种方法所达不到的。

吸附法氧气纯度可达到93%，膜分离可达到45%.产量范围宽------产量可从几十立方每小时到十几万立方。

空分培训教材绪论⼀、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。

2O 穿透膜的速度⽐2N 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：5~8MPa ：临界状态以上，超临界；钢铁类：3.0 MPa ，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：2222CO H C O H >>；○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 h W ?+ 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Q3321Q Q Q Q ++≥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0.1m µ以下的粒⼦不作太多要求，因过滤⽹眼太⼩，阻⼒⼤；对0.1m µ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：1m µ以上99.9%以上；阻⼒⼤于1.5KPa 。