河北工业大学成人高等教育毕业论文.doc

河北工业大学成人高等教育 毕业设计说明书(论文) 姓 名： 张军平 学 号： 教学管理单位： 河北工业大学伊犁函授站 专 业： 化学工程与工艺 题 目： 深冷法在空气分离中的应用 指导者： 评阅者： 年 月 日 毕业设计（论文）摘要 分离过程在化工生产过程中起着举足轻重的重要作用，本文并阐述了它在当今工业生深冷法空气分离中的应用以及重要性。?关键字：空分?分子筛吸附器?双级精馏塔 空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在，均匀地混合在一起，通常要将它们分离出来比较困难，目前工业上主要有３种实现空气分离方法。? 吸附法：利用多孔性物质分子筛对不同的气体分子具有选择性咐附的特点，对气体分子不同组分有选择性的进行吸附，达到单高纯度的产品。吸附法分离空气流程简章，操作方便运行成本较低，但不能获得高纯度的的双高产品。? 膜分离法：利用一些有机聚合膜的潜在选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧气穿过膜的速度比氮快的多的特点，实现氧、氮的分离。这种分离方法得到的产品纯度不高，规模也较小，目前只适用于生产富氧产品。? 深冷法（也称低温法）：先将混合物空气通过压缩、膨胀和降温，直至空气液化，然后利用氧、氮汽化温度（沸点）的不同进行精馏分离。深冷与精馏的组合是目前工业上应用最广泛的空气分离方法。 关键词： 空分?分子筛吸附器?双级精馏塔 目 录 1 引言 42 2 深冷法空分原理 42 3 KDON48000/80000型空分装置简易流程分析 43 3.1空气净化 44 3.1.1过滤及压缩 44 3.1.2预冷 44 3.1.3纯化： 44 3.2空气液化 44 3.3空气精馏 45 3.3.1下塔精馏 45 3.3.2上塔精馏 45 4 空分工艺设备介绍 45 4.1洁式空气过滤器 46 4.2空气压缩机 46 4.3?分子筛吸附器 47 4.4膨胀机 47 4.5双级精馏塔 48 结论 48 参 考 文 献 48 致 谢 48 1 引言? 空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在，均匀地混合在一起，通常要将它们分离出来比较困难，目前工业上主要有３种实现空气分离方法。? 吸附法：利用多孔性物质分子筛对不同的气体分子具有选择性咐附的特点，对气体分子不同组分有选择性的进行吸附，达到单高纯度的产品。吸附法分离空气流程简章，操作方便运行成本较低，但不能获得高纯度的的双高产品。? 膜分离法：利用一些有机聚合膜的潜在选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧气穿过膜的速度比氮快的多的特点，实现氧、氮的分离。这种分离方法得到的产品纯度不高，规模也较小，目前只适用于生产富氧产品。? 深冷法（也称低温法）：先将混合物空气通过压缩、膨胀和降温，直至空气液化，然后利用氧、氮汽化温度（沸点）的不同进行精馏分离。深冷与精馏的组合是目前工业上应用最广泛的空气分离方法。? 2 深冷法空分原理? 空气中氧和氮占99.23%(容积),因此在一般计算中,可以近似地将空气当做氧和氮的二元混合物,将氩归并到氮中去,其它气体忽略不计,即认为空气中含氧20.9%，含氮79.1%(容积)。? 干燥空气的主要成份如下: 名 称 化学代号 体积百分比 重量百分比 氧 O2 20.95 23.1 氮 N2 78.08 75.5 氩 Ar 0.932 1.29 空气中其它组成成份，如氢、二氧化碳、碳氢化合物的含量在一定范围内变化，而水蒸汽含量则随着温度和湿度而变化。 空气中的主要成份的物理特性如下: 名称化学符号 标准大气压下的液化温度(℃) 标准大气压下的固化温度(℃) 临界温度(℃) 临界压力MPa(A) 氧 O2 -183 -218.4 -119 5.079 氮N2 -195.8 -209.86 -147 3.394 氩Ar -185.7 -189.2 -122 4.862 空气的精馏就是利用空气的各种组份具有不同的挥发性,即在同一温度下各组份的蒸汽压不同，将液态空气进行多次的部分蒸发与部分冷凝，从而达到分离各组份的目的。当处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、质交换，气体中的部份冷凝成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收热量而部份蒸发。因沸点的差异，氧、氩的蒸发顺序为：氮氩氧，冷凝顺序为：氧氩氮。在本系统中，该过程是在塔板上进行的，当