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简述空气的压缩与净化流程

发布时间:2016-03-31 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1056

(1)空气经灰尘过滤器除去杂质后,进人空压机,被压缩至0.6MPa(g),进人喷淋冷却塔,在塔内被水冷却到8℃,进人分子筛吸附器除去水分、C02,C2H2等碳化合物,然后进人冷箱。

(2)空气净化采用两台交替运行的分子筛吸附器,一台吸附,另一台再生,切换程序自动控制。吸附器下层装铝胶,主要用来吸收水分,上层装13X分子筛,主要用来吸附C02,C2H:等碳氢化合物。吸附是利用多孔性固体吸附剂(铝胶、13X分子筛)处理空气,使空气中所含水分、C02,C2H:等组分被吸附于固体表面,以达到净化空气的目的。空分装置吸附过程为物理吸附,物理吸附进行得极快,参与平衡的各相瞬间即可达到平衡。被吸附的气体也很容易从固体表面溢出,所以物理吸附是可逆的。当吸附剂吸收气体达到饱和时,必须对吸附剂进行再生。再生过程是利用吸附的可逆性,采用加热的污氮,逆流降压进行的。

(3)制冷采用两种方法,即节流膨胀(等焓膨胀)和对外做功的等熵膨胀。节流是高压气体通过节流阀压力降低,同时气体的温度发生变化,对外不做功,也没有热量交换。其基本特点是气体在节流前后的焓值不变。

空分工序的空气在所处的压力范围内节流时,节流效应系数总是正值,也就是节流后的温度总是降低的。

等熵膨胀:若气体在膨胀机中进行膨胀,可认为膨胀机是在绝热条件下进行工作的,可逆膨胀对外没有热量传出,△S=0,气体在膨胀前后的熵值是相等的。
如果同一种气体在膨胀机和节流阀中具有相同的压降,并且进口状态相同,那么由于气体能量的一部分转化为外功,在膨胀机中的降温效果要比在节流阀中的降温效果显著。

精馏原理:空气是一种均匀的多组分混合气体,氧和氮占99.04%o,在一般计算中可近似地将空气当作氧和氮的二元混合物。

将氢归并到氮中去,其他气体忽略不计,即认为空气中含氧20.90o,含氮79.100(体积分数)。在常压下,纯氧的沸点为-182.90C,纯氮的沸点为-195.810C,由于氮的沸点比氧低,所以氮是易挥发组分,液态氧、氮以任何比例混合,形成具有不同比例的均态混合物。处在冷凝温度的空气,穿过比它温度低的氧、氮组成的液体层时,气、液之间由于温度差的存在要进行热量交换,温度低的液体吸收热量开始蒸发,其中氮组分首先蒸发,温度较高的气体冷凝,放出冷凝热,氧组分首先冷凝。这一过程进行到气相和液相温度相等为止,即气、液处于平衡状态。由于液相中氮蒸发,氮组分减少,同时气相中冷凝的氧进人液相,因此液相中氧浓度增加了;同样由于气相中氧冷凝,氧组分减少,同时液相中蒸发的氮进入气相,因此气相中氮浓度增加了。多次重复上述过程,气相的氮浓度就不断增大,液相的氧浓度也不断增大,最终完成氧、氮的分离。多次的部分蒸发和部分冷凝过程称为精馏过程。空分工序是通过精馏塔来实现精馏过程的。由于单组精馏塔只能得到一种产品,必须采用双级精馏塔,即在上塔底部得到液氧,下塔顶部得到氮气。上、下塔间通过主冷凝器传递热量,下塔的氮气被冷凝作为回流液,上塔的液氧被蒸发作为升气。为了保证热量的传递,主冷凝器管内、外的温差△t保持2-v30C,为此必须提高下塔压力。上塔为了将产品输送出系统,需克服系统阻力,所以上塔实际操作压力为1.3-1.4atm(latm=101325Pa),从表2-1中可看出,下塔实际操作压力是0.5-0.6MPa。

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