第三章 空气分离

1、煤气化生产技术煤气化生产技术第三章第三章 空气分离空气分离煤气化生产技术煤气化生产技术 煤气化生产技术煤气化生产技术深冷分离工艺技术及主要设备2主要设备及其操作3空气组成及物化性质1第三章 空气分离生产操作的具体步骤4变压吸附工艺技术及主要设备5煤气化生产技术煤气化生产技术第一节 空气组成及物化性质12空气组成空气组成空气物化性质空气物化性质煤气化生产技术煤气化生产技术一、空气组成表表3-1 3-1 空气组成及各成份的沸点空气组成及各成份的沸点煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气物化性质（氧-氮二元系气液平衡）1 1气液平衡、饱和压力和温度气液平衡、饱和压力和温度煤气化生产技术煤气化生产技术二

2、、空气物化性质（氧-氮二元系气液平衡）2 2氧氧- -氮二元系的气液平衡氮二元系的气液平衡由氧和氮组成的均匀混合物，称为氧-氮二元体系。当二元混合物为液态时，称二元溶液，此时，氧、氮可以任意比例均匀混合，组成各种不同浓度的气体混合物及溶液，相同压力下不同浓度溶液的饱和温度不同。煤气化生产技术煤气化生产技术第二节 深冷分离工艺技术及主要设备12概概 述述空气分离的工艺流程空气分离的工艺流程煤气化生产技术煤气化生产技术一、概述空气分离（简称空分）的方法有液化精馏及分子筛吸附两种类型。由于分子筛吸附能耗较高，仅适用于小气量的独立用户。而大型化工生产所需O2、N2量较大，并且纯度较高，多用液化精馏方法

3、分离空气。液化精馏法分离可分为空气净化、空气液化和空气分离等三个工序。煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程1.1.空气的净化空气的净化（1）机械杂质的脱除（2）水分及CO2的脱除（3）碳氢化合物的脱除（4）冷箱前端净化煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程表表3-2 3-2 空气的组成与各组分的临界参数空气的组成与各组分的临界参数煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程表表3-3 3-3 大中型空分装置对原料空气的要求大中型空分装置对原料空气的要求杂质机械杂质（标）二氧化碳乙炔CnHm允许含量30mg/m3350mL/m30.5 mL/m330 mL/m3煤

4、气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程表表3-4 3-4 常用分子筛的组成及孔径常用分子筛的组成及孔径煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程2.2.空气的液化空气的液化（1）节流膨胀（焦耳-汤姆逊效应）（2）等熵膨胀 （3）深度冷冻循环的发展过程 煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程3.3.空气的分离空气的分离空气经低温液化后，产生了气液两相平衡的氧氮混合物。利用液体精馏的原理即可将液体空气进行分离。煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程4.4.工

5、艺流程工艺流程根据操作压力进行分类，空分操作可分为高、中、低压三种流程。即高压（7.120.3）MPa、中压（1.52.5）MPa和低压（1MPa）。目前大、中型空分装置普遍采用低压流程，操作压力在0.6MPa左右。煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程5 5KDON-3200/3200KDON-3200/3200型空分工艺流程型空分工艺流程（1）空气的压缩与预冷（2）空气中水分、CO2的脱除与深度冷冻（3）空气的精馏分离煤气化生产技术煤气化生产技术二、空气分离的工艺流程煤气化生产技术煤气化生产技术第三节 主要设备及其操作12双级精馏塔双级精馏塔可逆式换热器可逆式换热器煤气化生产技

6、术煤气化生产技术一、双级精馏塔空气分离的主要设备之一的双级精馏塔，其结构如图3-5所示。由常压操作的上塔、加压操作的下塔和连接上下塔的冷凝蒸发器组成。煤气化生产技术煤气化生产技术一、双级精馏塔精馏塔的内件可采用板式塔或填料塔。一般多用筛板塔，在上下塔内均设有若干块筛板，上塔有70块塔板，下塔有36块塔板，全塔由铝合金制成。煤气化生产技术煤气化生产技术二、可逆式换热器可逆式换热器也称为板翅式换热器，如图3-7所示，是由隔板、波形翅片和封条三部分组成，在相邻两隔板之间放置翅片及封条组成夹层，称为通道。也可采用以石头或铝带为填料的蓄冷器代替可逆式换热器。煤气化生产技术煤气化生产技术第四节 生产操作的

7、具体步骤12开车过程开车过程正常操作正常操作3异常现象及处理异常现象及处理煤气化生产技术煤气化生产技术一、开车过程1 1原始开车原始开车（1）开车前的准备工作（2）系统吹除（3）气密试验 （4）常温干燥 （5）第一次裸冷 （6）加热干燥 （7）试压试漏 （8）装填硅胶和珠光砂 煤气化生产技术煤气化生产技术一、开车过程2 2系统的启动系统的启动系统启动是指空分装置自膨胀机启动到转入正常运转的整个过程。（1）启动前的准备工作（2）启动操作 煤气化生产技术煤气化生产技术二、正常操作1 1下塔精馏工况的调节下塔精馏工况的调节（1）液空、液氮纯度的调节（2）下塔液空液面的调节 2 2塔精馏工况的调节塔精

8、馏工况的调节（l）氧纯度的调节（2）氮纯度的调节 3.3.冷凝蒸发器液位的调节冷凝蒸发器液位的调节煤气化生产技术煤气化生产技术三、异常现象及处理表表 3-5 3-5 异常现象及处理异常现象及处理煤气化生产技术煤气化生产技术三、异常现象及处理续上表续上表煤气化生产技术煤气化生产技术第五节 变压吸附工艺技术及主要设备12概概 述述变压吸附基本原理变压吸附基本原理3变压吸附主要设备与流程变压吸附主要设备与流程煤气化生产技术煤气化生产技术一、概述传统的空气分离是采用深冷法，不适宜于中小气量设备。而变压吸附气体分离技术（PSA）工艺过程简单，设备制造容易，占地少。启动时间短，设备维护简便，适应性强，自动化戳高，可随时开停车不需采用特别措施。因此，近年来，变压吸附在中小装置的应用日益增加。煤气化生产技术煤气化生产技术二、变压吸附基本原理1吸附的定义2常用的吸附剂3吸附剂的再生4变压吸附基本工作步骤煤气化生产技术煤气化生产技术二、变压吸附基本原理煤气化生产技术煤气化生产技术三、变压吸附主要设备与流程1.1.过滤器过滤器主要用于过滤空气中的粉尘等杂质。2.2.冷却及分离器冷却及分离器冷却空气及分离空气中的游离水。3.3.真空解吸泵真空解吸泵用来进行分子筛吸附剂再生。煤气化生产技术煤