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KDO-80型空气分离设备是一套从空气中同时提取氧气空分设备,是一种全低压带有透平膨胀机的新工艺流程。
名称 |
化学符号 |
体积百分比 |
重量百分比 |
氧 |
O2 |
20.95 |
23.1 |
氮 |
N2 |
78.09 |
75.5 |
氩 |
Ar |
0.932 |
1.29 |
氦 |
He |
0.00046 |
0.00006 |
氖 |
Ne |
0.0016 |
0.0011 |
氪 |
Kr |
0.00011 |
0.00032 |
空气中的氧、氮及氩等各组分的物理特性见下表:
名称 |
化学符号 |
标准大气压下液化温度(℃) |
标准大气压下固化温度(℃) |
气体密度(kg/m3) |
液体密度(kg/L) |
临界温度(℃) |
临界压力(MPa . A)
|
氮 |
N2 |
-195.8 |
-209.9 |
1.25 |
0.81 |
-147 |
3.382 |
氧 |
O2 |
-183.0 |
-218.4 |
1.43 |
1. 14 |
-119 |
5.03 |
氩 |
Ar |
-185.7 |
-189.2 |
1.782 |
1.4 |
-122 |
4.862 |
氦 |
He |
-268.9 |
-271.4 |
0.18 |
0.125 |
-267.7 |
0.229 |
氖 |
Ne |
-248.6 |
-248.6 |
0.9 |
1.204 |
-228.7 |
2.71 |
氪 |
Kr |
-153.2 |
-157.2 |
3.71 |
2.155 |
-63.7 |
5.19 |
氙 |
Xe |
-109.1 |
-140.0 |
5.85 |
3.06 |
16.6 |
5.892 |
流程简述:压缩空气经过纯化的进塔空气在主热交换器中与返流气体换热,被逐渐冷却为饱和空气,并有少量液化,然后进入下塔进行精馏。精馏就是利用氧、氮沸点不同在分馏塔内进行多次部分蒸发和部分冷凝获得纯氧、纯氮的过程。下分馏塔的作用是制取液空和液氮。主冷凝蒸发器的作用是使低压下不同压力的液氧蒸发和气氮冷凝,上分馏塔的作用是获得产品氧气和氮气。
设备采用深度冷冻分离原理,选择分子筛常温吸附、返流膨胀制冷制氧制氮流程。原料空气经空气过滤器,除去其中的尘埃及其它机械杂质后,进入螺杆空气压缩机压至1.2MPa,压缩空气经风冷却器,进入空气预冷机组冷却到5~8℃,在水分离器除去水分,而后进入分子筛纯化器,清除其中的水分、CO2及乙炔等碳氢化合物。纯化器由两只吸附器组成;一只工作,另一只再生(系自动切换)。再生气为出冷箱的污氮,用膨胀机制动风机增压,在电加热器进行加热。纯化器的切换周期为8hr。
空气出纯化器的温度,由于分子筛的吸附热使其温度上升。纯化后的空气进入冷箱,在主换热器中与返流的污氮、氮气、氧气换热,被冷却到液化温度,其中有少量空气被液化。然后进入下塔底部,空气经筛孔塔板逐块上升,与从塔顶冷凝器的回流液氮进行热质交换,结果在塔底得到液空,塔顶得到的高纯氮气。
液空经过过冷器过冷并节流后进入上塔中部作精馏塔的回流液。而塔顶的氮气除部分作产品抽出外,其余全冷凝为液氮,大部分作精馏的回流液,少量作为液体产品抽出,经贮液器排出冷箱。产品氮气经主换热器与空气换热至常温后,作为产品输出给用户。
在冷凝蒸发器中液氧被蒸发成氧气,大部分作为上塔的上升蒸气,与从塔顶落下的液空经逐块筛孔塔板精馏后,顶部变成污氮气,底部为纯氧。产品氧气从冷凝蒸发器的底部抽出液氧,经液氧泵增压后进入氧换热器与空气换热,复热至常温后去灌充器充瓶。若需要少量液氧产品时,可从冷凝蒸发器底部直接抽出。
本设备是以长期稳定可靠运行、节能、操作维修简单方便为设计原则。有以下优点:
* 氧气纯度高并且非常稳定
* 该流程是新开发设计,我公司能够成熟的运用该技术。
* 安全性好 --外压缩流程采用氧气在常温下以气体形式压缩,内压缩流程采用液氧在低温下以液体形式压缩,内压缩流程的安全性能更高
* 启动时间短,用户可根据自身实际需要中途停车,加温后从膨胀机启动到合格产品产出时间在12小时以内。
*配套机组少,不采用氧气、氮气储气囊及氧气、氮气压缩机,占地面积大大减小。
设备用途:氧在常温、常压下是一种无色、无臭、无味、无毒的气体。氧在空气中的含量为20. 95%(体积),在标准状态下的密度为1.429kg/ m3,比空气略重。氧的标准态沸点为90.2k。液氧是天蓝色、易于流动的液体。氧与一定比例的可燃性气体(如乙炔、氢等)混合,能形成爆炸性混合物;氧还具有强烈的助燃作用。氧的浓度越高,燃烧也就越剧烈。如遇加压氧气和液氧,则情况更为加剧。液氧冷到54.8k,变成雪状的固体氧。
氧的化学性质比较活泼,故可用作助燃气体。例如:在冶金工业中,常用于炼钢、炼铁、燃烧、焊接、切割及医疗用途,液氧作为发射火箭燃料等。
氮在常温、常压下是无色、无味、无臭、无毒的惰性气体。在空气中的含量为78.09%(体积)。在标准状态下的密度为1.251kg/m3,比空气略轻。氮的标准态沸点为77 .4k,液氮是无色、透明、易于流动的液体,既不爆炸,也无毒性,液氮冷到63.3k,变成雪状的固体氮。
氮的化学性质不活泼;故可用作保护气体。例如:在冶金工业中氮气用于轧钢回火、热处理、连铸及浮法玻璃的生产等等;在电子工业中用作电子管及灯泡的填充气体;在石油工业中氮注入地下增加产油,氮还可以用于煤矿灭火等等。
氮在高温、高压下又能直接与氧和氢化合,成为化肥工业主要原料。
氮又是一种极好的冷冻剂。例如:在医学和畜牧业用液氮保存和运输血浆、牲畜精液;在食品工业中还可以用液氮来速冻食品,液氮还可以破粹废橡胶、塑料及灭火等等。
总之,氧和氮在国民经济中有着极其广泛的用途。