空气分离方法.doc

空气分离有哪几种方法
空气中的主要成分是氧和氮,它们分别以分子状态存在。分子是保持它原有性质的
最小颗粒,直径的数量级在10-8cm,而分子的数目非常多,并巨不停地在作无规则运动,因此,空气中的氧、氮等分子是均匀地相互搀混在,起的,要将它们分离开是较困难的。目前主要有3种分离方法。
(1)低温法
先将空气通过压缩、,再利用氧、氮的气化温度(沸点)不同(在
大气压力下,氧的沸点为90K ,氮的沸点为77K).沸点低的氮相对于氧要容易气化这个特
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,液体中的氮较多地蒸
发,,下流液体中的含氧量不断增
大,以此实现将空气分离。要将空气液化,需将空气冷却到100K以下的温度,这种制冷叫深度冷冻;,是目前应用最为)一泛的空气分离方法
(2)吸附法
它是让空气通过充填有某种多孔性物质一分于筛的吸附塔,利用分子筛对不同的分
子具有选择性吸附的特点,有的分子筛(如5A , I 3X等)对氮具有较强的吸附性能,让氧分子通过,因而可得到纯度较高的氧气;有的分子筛(碳分子筛等)对氧具有较强的吸附性能,让氮分子通过,因而可得到纯度较高的氮气。由于吸附剂的吸附容量有限、当吸附某种分子达到饱和时,就没有继续吸附的能力,需要将被吸附的物质驱赶掉,才能恢复吸附的能力。这一过程叫“再生”。因此,为了保证连续供气,需要有两个以上的吸附塔交替使用。再生的方法可采用加热提高温度的方法(TSA),或降低压力的方法((PSA ) 。
这种方法流程简单,操作方便,运行成本较低,但要获得高纯度的产品较为因难,产品氧纯度在9 3 %左右。并且,它只适宜于容量不太大〔小于4000m3/h)的分离装置。
(3)膜分离法
它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性,当空气通过薄膜(0. lμm)或中空纤维膜时,氧
气的穿透过薄膜的速度约为氮的4一5倍,从而实现氧、氮的分离‘这种方法装置简单,操作方便,启动快,投资少,但富氧浓度一般适宜在28一3S肠,规模也只宜中、小型,所以只适用于富氧燃烧和庆疗保健等方面。目前在玻璃窑炉巾已得到实际应用。
制氧机
制氧机又叫空气分离设备(简称空分设备),它的种类很多,根据不同的分类方法,有许多不同的类型
按产品纯度不同,%以上的高纯氧的装置;生产氧纯度为95%左右的低纯氧(也叫工艺氧)的装置;生产纯度低于35%的富氧(也叫液化空气)的装置。
根据产品种类不同,可分为单纯生产高纯氧的单高产品装置;同时生产高纯氧和高纯氮的双高产品装置;附带提取稀有气体的提显装置或全提取装置。
根据产品的形态,可分为生产气态产品的装置:生产液态产品的装置和同时生产气态、
液态产品的装置。
按产品的数量不同,可分为800m3/h以下的小型设备;1000----6000m3/h的中型设备;
10000rn3/h以上的大型设备。
按分离方法不同,可分为低温精馏法;分子筛吸附法和薄膜渗透法。
按工作压力高低,可分为压力在10. 0 --- ;工作压力为1. 0 ---;压力为0. 5--0