深冷空分系统的技术原理和主要组成设备?

作者:王虹 www.yuediqu.com    2025-05-20
~ 1. 深冷空分设备主要是基于低温精馏原理。首先,原料空气经过压缩机压缩到一定压力,如 0.7 - 0.85MPa 左右,然后通过预冷机组预冷到 5 - 10℃,分离出大部分水分。接着,利用空气中各组分(主要是氧气、氮气和氩气)沸点不同的特性,在低温环境下进行精馏分离。例如,氧气的沸点(- 183℃)比氮气的沸点(- 196℃)高,在精馏塔中,当空气被冷却到接近液化温度时,低沸点的氮气会在精馏塔的上部富集,高沸点的氧气会在精馏塔的下部富集,从而实现氧气和氮气的分离。同时,还会有污氮气产生,污氮气在热交换过程中起到复热返流的作用。
1. 动力系统:主要是原料空气压缩机。它是整个装置能量输入的关键部分,因为空分设备本质上是通过能量转换来实现空气分离的,空气压缩机能耗在空气分离总能耗中占绝大部分。
2. 净化系统:由空气预冷系统(空冷系统)和分子筛纯化系统(纯化系统)组成。空气预冷系统通过接触式换热降低空气温度,并且可以洗涤其中的酸性物质等有害杂质。分子筛纯化系统则用于进一步除去空气中的水分、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷、重烃和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质。
3. 制冷系统:主要是膨胀机。深冷空分设备通过膨胀制冷,整个制冷过程严格遵循经典的制冷循环。膨胀机通过使空气膨胀来提供装置所需的冷量,让空气达到低温液化的条件。
4. 热交换系统:热平衡是通过制冷系统和热交换系统共同完成的。现在的换热器主要使用铝制板翅式换热器,空气在分馏塔主换热器中与返流的氧气、氮气、污氮气进行换热,被冷却到接近液化温度,同时把返流的氧气、氮气、污氮气复热到环境温度。
精馏系统:这是深冷空分设备的核心部分,实现低温分离。通常采用高、低压两级精馏方式,主要由低压塔、中压塔和冷凝蒸发器组成。在精馏塔中,空气进行精馏分离,在上塔顶部获得产品氮气,在上塔底部获得产品氧气


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