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            介紹

            深冷分離法又稱低溫精餾法,1902 年由林德教授發明。實質就是氣體液化技術。通常采用機械方法,如用節流膨脹或絕熱膨脹等方法,把氣體壓縮、冷卻后,利用不同氣體沸點上的差異進行精餾,使不同氣體得到分離。特點是產品氣體純度高,但壓縮、冷卻的能耗很大。該法適用于大規模氣體分離過程。



            深冷空分


            技術參數

            原理:

            根據空氣中各組分的沸點不同,經加壓、預冷、純化、并利用大部分由透平膨賬機提供的冷量使之液化,再進行精餾,從而獲得所需要的氧氣、氮氣及其它稀有氣體的過程。具體原理為空氣經過增壓膨脹對外作功處于冷凝溫度,當穿過比它溫度低的氧、氮組成的液體層時,由于氣、液之間溫度差的存在,要進行熱交換,溫度低的液體吸收熱量開始蒸發,其中氮組分首先蒸發,溫度較高的氣體冷凝,放出冷凝熱,氣體冷疑時,首先冷疑氧組分.此過程一直進行到氣、液處于平衡狀態。這時,液相由于蒸發,使組分減少,同時由于氣相冷疑的氧也進入液相,因此液相的氧濃度增加了,同樣氣相由于冷疑使氧組分減少,同時由于液相的氮進入氣相,因此氣相的氮濃度增加了多次的重復上述過程,氣相的氮濃度就不斷增加,液相的氧濃度也能不斷的增加這樣經過多次的蒸發與冷凝就能完成整個精餾過程,從而將空氣中的氧和氮分離開來。



            名稱

            符號

            沸點℃

            熔點℃

            密度

            臨界點

            氣體kg/m3

            液體kg/l


            N2

            -195.8

            -209.86

            1.25

            0.81

            -147

            O2

            -183

            -218.4

            1.43

            1.14

            -119

            Ar

            -185.7

            -189.2

            1.782

            1.4

            -122


            設備特點:

            利用深冷法制氧,首先要將空氣液化,再根據氧、氮沸點不同將它們分離開來。空氣液化必須將溫度降到-140.6℃以下。一般空氣分離是在-172 ~ -194℃的溫度范圍進行的。用深冷法制氧的設備具有以下特點:

            1) 低溫換熱器、精餾塔等低溫容器及管道置于保冷箱內,并充填有熱導率低的絕熱材料,防止從周圍傳入熱量,減少冷損,否則設備無法運行;

            2) 用于制造低溫設備的材料,要求在低溫下有足夠的強度和韌性,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) 空氣中高沸點的雜質,例如水分、二氧化碳等,應在常溫時預先清除。否則會堵塞設備內的通道,使裝置無法工作;

            4) 空氣中的乙炔和碳氫化合物進入空分塔內,積聚到一定程度,會影響安全運行,甚至發生爆炸事故。因此,必須設置凈化設備將其清除;

            5) 貯存低溫液體的密閉容器,當外界有熱量傳入時,會有部分低溫液體吸熱而氣化,壓力會自動升高。為防止超壓,必須設置可靠的安全裝置;

            6) 低溫液體漏入基礎,會將基礎凍裂,設備傾斜。因此必須保證設備、管道和閥門的密封性,要考慮熱脹冷縮可能產生的應力和變形;

            7) 被液氧浸漬過的木材、焦炭等多孔有機物質,當接觸火源或給以一定的沖擊力時,會發生激烈的燃爆。因此,冷箱內不允許有多孔性的有機物質。對液氧的排放,應預先考慮有專門的液氧排放管路和容器,不能走地溝;

            8) 低溫液體長期沖擊碳素鋼板,會使鋼板脆裂。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) 氮氣、氬氣是窒息性氣體,其液體排放管應引至室外。氣體排放管應有一定的排放高度,排放口不能朝向平臺樓梯;

            10) 氧氣是強烈的助燃劑,其排放管不能直接排在不通風的廠房內。


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