4空气分离原理[归纳].pdf

空气分离技术是化工和能源领域中的一个重要环节，主要用于生产高纯度的氧气和氮气。这一过程基于氧气和氮气在不同温度下的沸点差异。在标准条件下，空气中的氧气占20.9%，氮气占79.1%。在低温精馏过程中，空气首先被压缩，通过空气压缩机提供必要的动力。随后，经过预处理去除可能在低温下固化的杂质，这个步骤通常使用分子筛吸附器来实现。 在热量交换过程中，空气被冷却至极低温度，这个过程中换热器起着关键作用。接着，空气通过增压透平膨胀机产生冷量，一方面用于冷箱的逐步降温，另一方面补偿系统冷量损失。在主冷器中，通过特殊设计去除可能与氧气发生危险反应的有害杂质，例如碳氢化合物，以确保安全高效地分离氧气和氮气。 在精馏阶段，空气中的氮气和氧气通过多次蒸发和冷凝得以逐步分离。这个过程涉及到复杂的物料和热量平衡，需要精确控制温度、压力和流量。自洁式过滤器用于净化进入系统的空气，通过过滤元件捕获灰尘，然后定时或定压反吹，保持过滤效果。三合一机组中的离心式空气压缩机是核心设备，由多个部件组成，包括机壳、转子、轴和中间冷却器等。这种压缩机通过工作轮的高速旋转和扩压管的渐扩通道流动来提升气体压力，实现空气的压缩。 压缩机的特性曲线反映了其在不同工况下的性能，包括流量、压力、效率和功率的变化关系。当流量下降到一定程度时，压缩机可能会出现喘振现象，这是需要避免的不稳定工作状态。因此，理解和掌握这些特性曲线对于操作和维护压缩机至关重要。 空气分离原理涉及了物理化学、工程热力学和流体机械等多个领域的知识，通过精细的工艺流程设计和设备操作，实现了空气组分的有效分离，为工业生产和科研提供了必要的高纯气体。