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空分设备结构及工作原理1

空分装置系统划分

所谓空分，就是将空气深度冷却至液态，由于液空其组分沸点各不相同，逐步分离出氧、

氮、氩等等。空分装置大体可分以下几个系统：

1、空气过滤系统

过滤空气中的机械杂质，主要设备有自洁式空气过滤器。

2、空气压缩系统

将空气进行预压缩，主要设备有汽轮机、增压机、空压机等。

3、空气预冷及纯化系统

将压缩空气进行初步冷却，并去除压缩空气中的水分和二氧化碳等杂质，主要设备有空

冷塔、水冷塔、分子筛纯化器、冷却水泵、冷冻水泵等。

4、分馏塔系统

将净化的压缩空气深度冷却，再逐级分馏出氧气、氮气、氩气等，主要设备有透平膨胀

机、冷箱(内含主塔、主冷、主还、过冷器、粗氩塔、液氧泵、液体泵等)

5、贮存汽化系统

将分馏出的液氧、液氮、液氩进行贮存、汽化、灌充，主要设备有低温液体贮槽、汽

化器、充瓶泵、灌充台等。

空气冷却塔结构工作原理

空冷塔（Φ4300×26895×16），主要外部有塔体材质碳钢，内部有2层填料聚丙烯鲍尔

环，并对应2层布水器。

其作用是对从空压机出来的空气进行预冷。空气由塔底进入，塔顶出去，冷冻水从塔顶

进入，塔顶出去，在这样一个工程中，冷冻水和空气在塔内，经布水器填料的作用充分的接

触进行换热，把空气的温度降低。

水冷却塔的结构及工作原理

水冷却塔（规格Φ4200×16600×12），主要外部有塔体材质碳钢，内部有一层聚丙烯鲍

尔环填料，对应一根布水管；一层不锈钢规整填料。

其作用式把从冷却水进行降温，生成冷冻水供给空冷塔。基本原理和空冷塔一样，从冷

箱出来的温度较低的污氮气，进入水冷塔下部，在水冷塔内部经填料与从上部来的冷却水充

分接触换热后排出，在此过程中冷却水生成冷冻水。

分子筛结构以及原理，其再生过程原理

吸附空气中的水份、CO2、乙炔等碳氢化合物，使进入空气纯净结构：卧式圆筒体、内

设支承栅架、以承托分子筛吸附剂使用：空气经过分子筛床层时，将水份、CO2、乙炔等碳

氢化合物吸附，净化后的空气CO2含量1ppm；在再生周期中，先被高温干燥气体反向再生

后，再被常温干燥气体冷却到常温，两分子筛成队交替使用。

预冷系统中的冷却水泵和冷冻水泵

预冷系统中的冷却水泵、冷冻水泵为多级离心水泵。分别为空冷塔、水冷塔供水。其基

本结构和工作原理如下：

1、离心泵的基本结构

离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。具有若干个（通常为4～12

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个）后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上，并随泵轴由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液

体做功的部件，为离心泵的供能装置。泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接，吸入管路的底

部装有单向底阀。泵壳侧旁的排出口与装有调节阀门的排出管路相连接。

2、离心泵的工作原理

当离心泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，

在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获

得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而

减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。所以蜗形泵壳不仅是汇集由叶轮

流出液体的部件，而且又是一个转能装置。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形

成低压区，在贮槽液面与叶轮中心总势能差的作用下，致使液体被吸进叶轮中心。依靠叶轮

的不断运转，液体便连续地被吸入和排出。液体在离心泵中获得的机械能量最终表现为静压

能的提高。

精馏塔（上塔、下塔）结构，工作原理，各自气液相回流如何实现产物走向

利用混合气体中各组分的沸点不同，将其分离成所要求纯度的组分结构：塔体为圆筒型，

下塔内装多层筛板筛板上设置溢流斗，有一个溢流挡板，并密布小孔，上塔内装规整填料及

液体分布器使用：下塔精馏过程中，液体自上往下逐一流过每块筛板，由于溢流堰的作用，

使踏板上造成一定的液面高度，当气体由下而上穿过