空气分离的几种方法.docx

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 一►膨胀——►液化（深冷）一精馏
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冷塔，水泵，冷水机组
氮水预冷系统分为两类：
空压机末级冷却器与空冷塔合二为一：氮水预冷系统热负荷大，传热温差大，常用;
空压机末级冷却器单独设置；
三、工作原理
利用来自冷箱内污氮、氮气含水的不饱和性吸收蒸发潜热使循环水降温；
潜热一一相变；
潜热交换显热交换；
常温：水——10O°C水蒸气 100千卡以上；
水100C——水蒸汽 539千卡；
冷箱内来的W相对湿度为20%〜30%，非常干燥，相对湿度是相变发生的主要条件。
四、预冷系统的作用
1、 实现空气的等温压缩，增大等温效率；
2、 降低空气进主换热器的温度；
3、 使纯化条件工作在最佳状态。
T
I
注等温线
—一等温节
- 流效应
等焓线-一」
S
五、 设置氮水预冷系统的优点
1、 保证冷量充足（膨胀量可减少）；
2、 减少主换热器的热负荷；
3、 减低空气的饱和含水量，减轻纯化系统的工作负荷;
4、 温度越低，工况越稳定。
六、 结构类型
1、 空冷塔：：洗涤空气灰尘、NH3,H2S等；
大孔径穿流板；阻力较大，10KPa以上；
散堆填料：目前使用最多，鲍尔环：表面积大，传质效果好，阻力小;
2、 水冷塔；；
塔板式；
散堆填料；
3、 冷水机组：逆卡诺循环
第四节纯化系统
空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组分外，还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量 的灰尘等归体杂质。这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害，固体杂 质会磨损空压机运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效果；水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程 中会冻结析出，将堵塞设备及气体管道，致使空分装置无法生产；乙炔进入空分装置后会导 致爆炸事故的发生，所以为了保证制氧机的安全运行，清除这些杂质是非常有必要的。
一、 H2O, CO2,C% 净除的几种方法
1、 吸收法：2NaOH + CO2 = NaCO3 + H2O 现在已不使用；
2、 冻结法：切换板式：利用氮气蒸发和升华。淘汰的原因：要求污氮的量大，氧氮产
量 1： ；
3、 吸附法：利用固体吸附剂对气体混合物中多组分吸附能力的差异进行的；氧氮产另
比 1： （〜）；
二、 吸附过程的基本原理
当气体与固体吸附剂相接触时，在固体表面或内部将发生容纳气体的现象（被吸附 的物质叫吸附质，起吸附作用的物质叫吸附剂）。
三、 吸附的两种类型
1、 物理吸附：靠分子间作用力（范德华力），吸附剂与吸附质的化学性质基本不变；
2、 化学吸附：靠吸附质与吸附剂形成化学键，由于吸附键的结构影响，化学性质变化 的。
吸附是一个传质过程，有两个阶段：
外扩散：从气体的主体通过吸附剂颗粒周围气膜到颗粒表面；
从表面进入空穴内部有表面扩散和空扩散。.
四、 对吸附剂的几点要求
1、 吸附剂必须是多孔性物质：
2、 吸附剂必须有特定的选择性；
3、 吸附容量要大；
4、 能再生且能多次使用；
5、 有足够的机械强度不破碎；
6、 价格便宜；
五、 吸附剂的分类
1、活性炭；
2、 硅胶：硅胶的化学式为：SiO2 • nH2O。当硅胶吸附水分时，可以达到自身重量的
50%，相对湿度为60%时，吸湿量也可达到24%，但是硅胶吸附水分后温升高， 易破碎；可分为粗孔和细孔硅胶；
3、 铝胶：即氧化铝的水合物，化学式为A』2O3 • nH2O ；性质很稳定，无毒，坚实，浸
入水中不软化、膨胀或崩裂，耐磨抗冲击；
4、 分子筛;
制氧机应用的分子筛为沸石分子筛。化学通式如下：
MjjEK&'/SiOQQ , "HQ
分子筛目前主要有A型、X型和Y型；
常用的有外型有球状和条状；尺寸为中2 ~ 6 ；
目前空分上使用的分子筛都是13x分子筛，13x分子筛是一种离子形吸附剂，对 极性分子有强的亲和力。13x分子筛有条形，球形之分；且有各种型号，可以根据所 需效果选择。
分子筛具有的吸附特点：
选择吸附：
干燥度高：通常干燥后空气露点可达到负70度；
有共吸附能力：可以同时吸附水、二氧化碳、乙炔等；
分子筛具有高的稳定性，温度达到70O°C时，仍不熔性；
有简单的加热可使其再生；
六、吸附过程的进行
（只不过是速度不一致，
吸附平衡：当吸附速度和脱附速度相等时（P，T 一定时），吸附与脱附是同时进行的， 当速度一致时就是平衡状态）如下图：
，