介绍

深冷分离法又称低温精馏法,1902 年由林德教授发明。实质就是气体液化技术。通常采用机械方法,如用节流膨胀或绝热膨胀等方法,把气体压缩、冷却后,利用不同气体沸点上的差异进行精馏,使不同气体得到分离。特点是产品气体纯度高,但压缩、冷却的能耗很大。该法适用于大规模气体分离过程。



深冷空分


技术参数

原理:

根据空气中各组分的沸点不同,经加压、预冷、纯化、并利用大部分由透平膨账机提供的冷量使之液化,再进行精馏,从而获得所需要的氧气、氮气及其它稀有气体的过程。具体原理为空气经过增压膨胀对外作功处于冷凝温度,当穿过比它温度低的氧、氮组成的液体层时,由于气、液之间温度差的存在,要进行热交换,温度低的液体吸收热量开始蒸发,其中氮组分首先蒸发,温度较高的气体冷凝,放出冷凝热,气体冷疑时,首先冷疑氧组分.此过程一直进行到气、液处于平衡状态。这时,液相由于蒸发,使组分减少,同时由于气相冷疑的氧也进入液相,因此液相的氧浓度增加了,同样气相由于冷疑使氧组分减少,同时由于液相的氮进入气相,因此气相的氮浓度增加了多次的重复上述过程,气相的氮浓度就不断增加,液相的氧浓度也能不断的增加这样经过多次的蒸发与冷凝就能完成整个精馏过程,从而将空气中的氧和氮分离开来。



名称

符号

沸点℃

熔点℃

密度

临界点

气体kg/m³

液体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


设备特点:

利用深冷法制氧,首先要将空气液化,再根据氧、氮沸点不同将它们分离开来。空气液化必须将温度降到-140.6℃以下。一般空气分离是在-172 ~ -194℃的温度范围进行的。用深冷法制氧的设备具有以下特点:

1) 低温换热器、精馏塔等低温容器及管道置于保冷箱内,并充填有热导率低的绝热材料,防止从周围传入热量,减少冷损,否则设备无法运行;

2) 用于制造低温设备的材料,要求在低温下有足够的强度和韧性,以及有良好的焊接、加工性能。常用铝合金、铜合金、不锈钢等材料;

3) 空气中高沸点的杂质,例如水分、二氧化碳等,应在常温时预先清除。否则会堵塞设备内的通道,使装置无法工作;

4) 空气中的乙炔和碳氢化合物进入空分塔内,积聚到一定程度,会影响安全运行,甚至发生爆炸事故。因此,必须设置净化设备将其清除;

5) 贮存低温液体的密闭容器,当外界有热量传入时,会有部分低温液体吸热而气化,压力会自动升高。为防止超压,必须设置可靠的安全装置;

6) 低温液体漏入基础,会将基础冻裂,设备倾斜。因此必须保证设备、管道和阀门的密封性,要考虑热胀冷缩可能产生的应力和变形;

7) 被液氧浸渍过的木材、焦炭等多孔有机物质,当接触火源或给以一定的冲击力时,会发生激烈的燃爆。因此,冷箱内不允许有多孔性的有机物质。对液氧的排放,应预先考虑有专门的液氧排放管路和容器,不能走地沟;

8) 低温液体长期冲击碳素钢板,会使钢板脆裂。因此,排放低温液体的管道及排放槽不能采用碳素钢制品;

9) 氮气、氩气是窒息性气体,其液体排放管应引至室外。气体排放管应有一定的排放高度,排放口不能朝向平台楼梯;

10) 氧气是强烈的助燃剂,其排放管不能直接排在不通风的厂房内。