空分技術(shù)
空氣分離三種技術(shù)方法：吸附法、膜分離法及低溫法，工業(yè)應(yīng)用廣泛的就是低溫空氣分離技術(shù)。
方法
空氣分離三種技術(shù)方法：吸附法、膜分離法及低溫法。
吸附法：利用分子篩對(duì)不同分子的選擇吸附性能來達(dá)到最終分離目的，該技術(shù)流程簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行成本低，但獲得高純度產(chǎn)品較為困難，而且裝置容量有限，所以該技術(shù)有其局限的應(yīng)用范圍。
膜分離法：利用膜滲透技術(shù)，利用氧、氮通過膜的速率的不同，實(shí)現(xiàn)兩種組分的粗分離。這種方法裝置更為簡(jiǎn)單，操作方便，投資小但產(chǎn)品只能達(dá)到28% --35%的富氧空氣，且規(guī)模只宜中小型化，只適用于富氧燃燒及醫(yī)療保健領(lǐng)域應(yīng)用。
低溫法：利用空氣中各組分沸點(diǎn)的不同，通過一系列的工藝過程，將空氣液化，并通過精餾來達(dá)到不同組分分離的方法。這種方法較前兩種方法可實(shí)現(xiàn)空氣組分的全分離、產(chǎn)品精純化、裝置大型化、狀態(tài)雙元化（液態(tài)及氣態(tài)），故在生產(chǎn)裝置工業(yè)化方面占據(jù)主導(dǎo)地位。和傳統(tǒng)的分離相比，這些氣體的分離需在100k以下的低溫環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)，所以稱之為低溫法（或深冷法）。
工業(yè)應(yīng)用廣泛的就是低溫空氣分離技術(shù)。
基本原理編輯
空氣壓縮、空氣凈化、換熱、制冷與精餾是空分的五個(gè)主要環(huán)節(jié)。
設(shè)備組成編輯
低溫法分離空氣設(shè)備均由以下四大部分組成：空氣壓縮、膨脹制冷；空氣中水分、雜質(zhì)等凈除；空氣通過換熱冷卻、液化；空氣精餾、分離；低溫產(chǎn)品的冷量回收及壓縮。各部分實(shí)現(xiàn)的方式和采用的設(shè)備不同，組成不同的流程。
流程編輯
根據(jù)制冷方式分類
1)按工作壓力分為高壓流程、中壓流程和低壓流程。高壓流程的工作壓力高達(dá)10.0～20.0mpa，制冷量全靠節(jié)流效應(yīng)，不需膨脹機(jī)，操作簡(jiǎn)單，只適用于或液氮機(jī)。中壓流程的工作壓力在1.0～5.0mpa，對(duì)于小型空分裝置由于單位冷損大，需要有較大的單位制冷量來平衡，所以要求工作壓力較高，此時(shí)，制冷量主要靠膨脹機(jī)，但是節(jié)流效應(yīng)制冷量也占較大的比例。低壓流程的工作壓力接近下塔壓力，它是應(yīng)用的流程，該裝置具有低的單位能耗；
2)按膨脹機(jī)的型式分為活塞式、透平式和增壓透平式?；钊脚蛎浟啃?，效率低，只用于一部分舊式小型裝置。透平式由于效率高，得到泛的應(yīng)用。對(duì)低壓空分裝置，由于膨脹后的空氣進(jìn)入上塔參與精餾，希望在滿足制冷量要求的情況下膨脹量盡可能地小，以提高精餾分離效果。增壓透平是利用膨脹機(jī)的輸出功，帶動(dòng)增壓機(jī)壓縮來自空壓機(jī)的膨脹空氣，進(jìn)一步提高壓力后再供膨脹機(jī)膨脹，以增大單位制冷量，減少膨脹量。這在新的低壓空分流程中得到越來越廣泛的應(yīng)用；
3)按膨脹氣體分為空氣膨脹流程和氮膨脹流程。膨脹后空氣進(jìn)上塔會(huì)影響精餾；氮?dú)馀蛎浭怪骼渲械睦淠繙p少，即進(jìn)入上塔的回流液減少，同樣對(duì)上塔精餾有影響，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。
按凈化方式分類
1)凍結(jié)法凈除水分和co2。空氣在冷卻過程中，水分和co2在換熱器通道內(nèi)析出、凍結(jié)；經(jīng)一定時(shí)間后將通道切換，由返流污氮?dú)怏w將凍結(jié)的雜質(zhì)帶走。根據(jù)換熱器的型式不同，又分為蓄冷器和板翅式切換式換熱器。這種方式切換動(dòng)作頻繁，啟動(dòng)操作較為復(fù)雜，技術(shù)要求高，運(yùn)轉(zhuǎn)周期為1年左右；
2)分子篩吸附凈化流程。空氣在進(jìn)入主換熱器前，已由吸附器將雜質(zhì)凈除干凈。吸附器的切換周期長(zhǎng)，使操作大大簡(jiǎn)化，純氮產(chǎn)品量不再受返流氣量要求的限制，運(yùn)轉(zhuǎn)周期可達(dá)兩年或兩年以上，受到越來越廣泛的應(yīng)用。
按分離方式分類
低溫法分離空氣是靠精餾塔內(nèi)的精餾過程。
1)根據(jù)產(chǎn)品的品種分為生產(chǎn)單高產(chǎn)品、雙高產(chǎn)品、同時(shí)提取氬產(chǎn)品或全提取稀有氣體等流程；
2)根據(jù)精餾設(shè)備分為篩板塔和規(guī)整填料塔等。
3)按產(chǎn)品的壓縮方式分類
可分為分離裝置外壓縮和裝置內(nèi)壓縮兩類。裝置外壓縮是單獨(dú)設(shè)置產(chǎn)品氣體壓縮機(jī)，對(duì)裝置的工作沒直接影響。裝置內(nèi)壓縮是用泵壓縮液態(tài)產(chǎn)品，再經(jīng)復(fù)熱、氣化后送至裝置外。相對(duì)來說內(nèi)壓縮較為安全，但是，液體泵是否正常將直接影響到裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。
設(shè)備特點(diǎn)編輯
利用深冷法制氧，首先要將空氣液化，再根據(jù)氧、氮沸點(diǎn)不同將它們分離開來?？諝庖夯仨殞囟冉档?140.6℃以下。一般空氣分離是在-172～-194℃的溫度范圍進(jìn)行的。用深冷法制氧的設(shè)備具有以下特點(diǎn)：
1)低溫?fù)Q熱器、精餾塔等低溫容器及管道置于保冷箱內(nèi)，并充填有熱導(dǎo)率低的絕熱材料，防止從周圍傳入熱量，減少冷損，否則設(shè)備無法運(yùn)行；
2)用于制造低溫設(shè)備的材料，要求在低溫下有足夠的強(qiáng)度和韌性，以及有良好的焊接、加工性能。常用鋁合金、銅合金、不銹鋼等材料；
3)空氣中高沸點(diǎn)的雜質(zhì)，例如水分、二氧化碳等，應(yīng)在常溫時(shí)預(yù)先清除。否則會(huì)堵塞設(shè)備內(nèi)的通道，使裝置無法工作；
4)空氣中的乙炔和碳?xì)浠衔镞M(jìn)入空分塔內(nèi)，積聚到一定程度，會(huì)影響安全運(yùn)行，甚至發(fā)生爆炸事故。因此，必須設(shè)置凈化設(shè)備將其清除；
5)貯存低溫液體的密閉容器，當(dāng)外界有熱量傳入時(shí)，會(huì)有部分低溫液體吸熱而氣化，壓力會(huì)自動(dòng)升高。為防止超壓，必須設(shè)置可靠的安全裝置；
6)低溫液體漏入基礎(chǔ)，會(huì)將基礎(chǔ)凍裂，設(shè)備傾斜。因此必須保證設(shè)備、管道和閥門的密封性，要考慮熱脹冷縮可能產(chǎn)生的應(yīng)力和變形；
7)被液氧浸漬過的木材、焦炭等多孔有機(jī)物質(zhì)，當(dāng)接觸火源或給以一定的沖擊力時(shí)，會(huì)發(fā)生激烈的燃爆。因此，冷箱內(nèi)不允許有多孔性的有機(jī)物質(zhì)。對(duì)液氧的排放，應(yīng)預(yù)先考慮有專門的液氧排放管路和容器，不能走地溝；
8)低溫液體長(zhǎng)期沖擊碳素鋼板，會(huì)使鋼板脆裂。因此，排放低溫液體的管道及排放槽不能采用碳素鋼制品；
9)氮?dú)?、氬氣是窒息性氣體，其液體排放管應(yīng)引至室外。氣體排放管應(yīng)有一定的排放高度，排放口不能朝向平臺(tái)樓梯；
10)氧氣是強(qiáng)烈的助燃劑，其排放管不能直接排在不通風(fēng)的廠房?jī)?nèi)。
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