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空气分离 1、何谓空气分离? 利用空气中各组分物理性质不同,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。 2、空气分离的分类? 空气分离的方法主要是利用空气中各组分物理性质的不同来实现的 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、变压吸附法: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% ) 3、将空气用低温精馏法分离为氧、氮的理论依据? 先将空气压缩、冷却,并使空气液化,利用氧、氮组分的沸点的不同(在大气压下氧的沸点为 90K ,氮的沸点为 77K ),在精馏塔的塔盘上使气、液接触, 进行质、热交换,高沸点的氧不断从蒸汽中冷凝成液体,低沸点的氮不断的转入蒸汽中,使上升的蒸汽中含氮量不断提高,而下流液体中含氧量越来越高,从而使氧、氮分离,得到氮气或氧气。 4、将空气用低温精馏法分离为氧、氮有哪几个过程组成? (A)压缩多元制冷剂流体,冷却该被压缩的多元制冷剂流体,使该被压缩和冷却的多元制冷剂流体膨胀,借助于将该膨胀后的多元制冷剂流体与该被压缩而正在冷却的多元制冷剂流体进行间接热交换而使该膨胀后的多元制冷剂流体升温,同时也与原料空气进行间接热交换以制取冷却的原料空气; (B)将该冷却的原料空气送入压力较高的低温精馏塔中,并由低温精馏法在该高压低温精馏塔内将该原料空气分离为富氮流体和富氧流体; (C)将富氮流体和富氧流体送入压力较低的低温精馏塔中,并借助于低温精馏法使进入低压塔的流体分离,以制取富氮流体和富氧流体; (D)从低压塔的上部抽出富氮流体,并将该抽出的富氮流体作为产品气态氮回收; (E ) 从低压塔的下部抽出富氧流体, 并将该抽出的富氧流体作为产品气态氧回收。 5 、何谓普通冷冻和深度冷冻? 深度冷冻和普通冷冻的工作原理是相同的,都是利用气体在膨胀过程中的自冷作用来取得低温,差别仅在于制冷温度不同。原理是:将空气冷冻使其液化,利用空气中各组分的沸点不同,通过蒸馏作用将各组分分离开来。深度冷冻的分离过程分为两步,即先行制冷,再加之精馏就可以得到不同的气体产品了。此法是在 15 0K 以下的温度条件下进行的, 故称为深冷法空气分离。 6、空气分离获得低温的方法有几种? 低温技术( 0~1K): ,等熵膨胀; ; ; 1K以下: ; ; , 绝热压缩; 制冷技术: :氟里昂,氨水,干冰升华; :是压缩气体产生涡流运动分离成冷热两种液体; :利用热电效应 7、空气分离时为什么对空气进行净化? 空气中的一些杂质对空气分离装置都是有害的:被冻结下来的水分和二氧化碳积在热交换器、透平膨胀机或精馏塔里就会堵塞通道、管路和阀门:乙炔积聚在液氧中有爆炸的危险:灰尘会磨损运转机械等 8、对空气中所含杂质净化的方法是什么? 1、惯性力除尘:气流进行剧烈的方向改变,借助尘