1、第一章分餾部分第一節(jié) 概述本公司一期空分是四川空分設(shè)備制造的一套 28000Nm3/h氧氣（純度99.6%）、 32000Nm3/h（純度99.99%）氮氣的空分設(shè)備。氧氣出冷箱壓力為 5.2Mpa。冷箱抽出 的氮氣分兩路：一路是低壓氮氣壓力大于或等于 0.4Mpa、流量為26000Nm3/h從下 塔頂部抽出經(jīng)冷箱復(fù)熱后出冷箱送用戶； 一路是主冷抽出的液氮經(jīng)氮泵加壓后， 壓力 為6.5Mpa、流量為6000Nm3/h再經(jīng)換熱器復(fù)熱后送用戶。一、空氣的組成空氣是一種均勻的多組分混合氣體，它的主要成分是氧、氮和氬，此外還含有微量的氫及氖、氦、氪、氙等稀有氣體。根據(jù)地區(qū)條件的不同，空氣中還含有不定量

2、的 二氧化碳、水蒸汽以及乙炔等碳氫化合物等。如下表所示:干燥空氣中主要組分表 Q名稱化學(xué)符號體積百分比重量百分比氮N78.0975.5氧Q20.9523.1氬Ar0.9321.29二氧化碳CQ0.030.05氖Ne0.000460.00006氦He0.00160.0011氟Kr0.000110.00032氙Xe0.0000080.00004空氣中主要組分的物理特性名稱化學(xué)氣化溫熔化溫比重臨界溫度臨界壓力符號度C）度（C）3氣態(tài)kg/M液態(tài)kg/L(C)(Mpa)氮N-195.8-209.861.250.81-1473.382氧O-182.97-218.41.431.14-1195.03氬Ar-

3、185.7-189.21.7821.4-1124.862氖Ne-268.9-272.550.180.125-267.70.229氦He-246.1-248.60.7481.204-228.72.758氟Kr-153.2-157.21.7352.155-63.75.49氙Xe-108.0-111.81.6643.52+16.65.892由表中可以看出，空氣主要由氧和氮組成，占 99鳩上；其次是氬，占0.93%。 在常溫、常壓下它們呈氣態(tài)，在標準大氣壓下，液化溫度：氧 90.18K (-182.97 C), 氮77.35K(-195.8 C )，氬87.45K(-185.7 C)。氧和氮的沸點相差

4、約13K,氬和氮的沸 點相差約10K,這就是能夠利用低溫精餾法將空氣分離為氧、氮和氬的基礎(chǔ)?？諝庵谐?、氮、氬外，還有氖、氦、氪、氙等氣體，其含量甚微，在自然界 中不易得到，故稱為稀有氣體，其化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，又稱為惰性氣體。空氣分離裝 置在制取氧、氮的同時，應(yīng)注意氬和其它稀有氣體的制取?？諝庵械臋C械雜質(zhì)、水蒸汽、二氧化碳、乙炔和其它碳氫化合物，影響空氣分離 裝置的正常、安全運行。因此必須設(shè)法凈除這些有害氣體和雜質(zhì)，以保障空氣分離裝 置的正常運轉(zhuǎn)。二、氧氣的生產(chǎn)方法(空氣分離法)空氣分離法以空氣為原料，將氧組分和氮組分分離而得到氧氣和氮氣。依氧、 氮組分分離所采取的方法不同分為，低溫法、變壓吸

5、附法、膜分離法。(1) 、低溫法(傳統(tǒng)的空氣分離方法)壓縮 一膨脹 一液化(深冷)一精餾低溫法的核心(2) 、吸附法：利用固體吸附劑(分子篩、活性炭、硅膠、鋁膠)對氣體混合物 中某些特定的組分吸附能力的差異進行的一種分離方法。特點：投資省、上馬快、生產(chǎn)能力低、純度低(93%右)、切換周期短、對閥的 要求或壽命影響大。(3) 、膜分離法：利用有機聚合膜對氣體混合物的滲透選擇性。°2穿透膜的速度比N2快約4-5倍，但這種分離方法生產(chǎn)能力更低，純度低(氧氣純度約25%35%低溫法是以空氣為原料，根據(jù)空氣混合物中各組分的沸點不同，經(jīng)過換熱，深冷 液化和多次部分蒸發(fā)、部分冷凝的精餾過程，實現(xiàn)氧

6、、氮的分離。在空氣分離領(lǐng)域中， 低溫法是傳統(tǒng)的制氧方法，低溫法制氧，生產(chǎn)量大，氧氣和氮氣的純度高，電耗低， 同時也可以從空氣中獲得稀有氣體，在國內(nèi)外的制氧行業(yè)中占統(tǒng)治地位。三、基本原理用于生產(chǎn)氧、氮、氬等氣體及部分液體產(chǎn)品的成套設(shè)備，稱為空氣分離設(shè)備（又稱制氧機），簡稱空分裝置?？諝獾蜏胤ㄖ蒲踉硎窍葘⒖諝鈮嚎s、冷卻，并使空氣液化，利用氧、氮組分的沸點不同（在大氣壓下氧沸點為90K,氮為77K），在精餾塔的塔板上進行氣、液相接 觸，進行質(zhì)、熱交換，高沸點的氧組分不斷地從蒸汽中冷凝成液體，低沸點的氮組分 不斷地轉(zhuǎn)入蒸汽中，使上升的蒸汽中含氮量不斷提高， 而下流的液體中含氧量越來越 高，從而使氧、

7、氮分離。四、低溫法制氧工藝描述低溫法分離空氣設(shè)備概括起來由以下四大部分組成：1）空氣壓縮、膨脹制冷；2）空氣中水分、雜質(zhì)等凈除（預(yù)凈化）；3） 空氣通過換熱冷卻、液化（低溫產(chǎn)品的冷量回收及壓縮）；4）空氣精餾、分離；5）安全防爆。五、空氣分離裝置流程分類根據(jù)各部分實現(xiàn)的的方式和采用的設(shè)備不同，組成不同的流空氣分離流程。按制冷循環(huán)方式、雜質(zhì)凈化方式、分離方式（產(chǎn)品種類、精餾塔形式）、產(chǎn)品的壓縮形式分類。六、空分裝置的性能指標空分裝置除了要達到產(chǎn)品產(chǎn)量和純度外，還有以下的性能指標：1）單位電耗：以kw.h/m3為單位來表示。2） 提取率，反映了空氣分離的完善程度。表達式：p O=（VO.yo/ V

8、A.yA ） %3）啟動時間。從空壓機向裝置通氣開始直至產(chǎn)品達到設(shè)計產(chǎn)量的全過程所需的 時間。以小時表示。它既反映了運行的方便靈活性，同時也是一項能耗指標。4）運轉(zhuǎn)周期。5）加溫解凍時間。6）單位產(chǎn)量的金屬消耗量。七、空氣分離裝置流程的發(fā)展自從1902年德國的林德教授發(fā)明了高壓節(jié)流循環(huán)制冷，單級精餾塔分離空氣制 氧至今已歷經(jīng)了將近100年。我國的制氧機制造業(yè)在1950年以后才發(fā)展起來的，最初生產(chǎn)的中壓及高、低壓 小型制氧機，1967年以后，先后試制成功了 1000、1500、3200、6000、10000m3/h 制氧機。儀表控制系統(tǒng)也從最初的直讀式儀表發(fā)展到現(xiàn)在的集散型控制的水平。第二節(jié) 制

9、氧工藝理論知識用低溫法分離空氣制氧歸根結(jié)底分為兩個步驟。首先使加工空氣液化，繼而利用 氧、氮的沸點差，采用精餾的方法使空氣分離獲得氧氣和氮氣。一、基礎(chǔ)知識1. 氣體的基本狀態(tài)參數(shù)物質(zhì)通常以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)存在。每種物質(zhì)根據(jù)外界條件（溫度與壓力）的不 同可處于其中的任一狀態(tài)。空氣、氧氣、氮氣和氬氣在環(huán)境溫度和大氣壓下都是氣體， 當所處條件發(fā)生變化，物質(zhì)可以由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)是描寫物質(zhì)在每一聚集狀態(tài)特性的物理量。換言之，物質(zhì)的每一狀態(tài)都有確定數(shù)值的狀態(tài)參數(shù)與之對應(yīng)?？諝夥蛛x過程中涉及的基本狀態(tài)參數(shù)有：溫度T、壓力P、熱力學(xué)能（內(nèi)能）U、焓H熵S、臨界溫度、臨界壓力、露點等。（

10、1）溫度：溫度反映物體冷熱的程度。從本質(zhì)上說，溫度反映物質(zhì)內(nèi)部分子運 動激烈的程度。溫度降低到一定程度，水可以變成固體，空氣也可以變成液體。定量 地表示溫度的高低有不同的溫標。（2）壓力：壓力表測量的壓力數(shù)值反映壓力的高低，但并不是實際的壓力。根 據(jù)壓力表的工作原理，測得的壓力是實際壓力（絕對壓力）與周圍大氣壓力的差值。當 實際壓力高于大氣壓力時，測得的壓力叫表壓力。絕對壓力應(yīng)等于表壓力加上大氣壓力:絕對壓力=表壓力+大氣壓力當實際壓力低于大氣壓力時，測得的壓力叫真空度，也叫負壓。絕對壓力等于大 氣壓力減掉真空度：絕對壓力=大氣壓力-真空度（3）熱力學(xué)能：宏觀表示物體所具有的能量是動能和位能。

11、動能的大小取決于 他的質(zhì)量和運動速度；位能是由地球的引力產(chǎn)生，取決于物體的質(zhì)量和離地面的距離。 在物質(zhì)內(nèi)部，它是由大量分子組成的，分子在不停地做亂運動，具有分子運動的動能。 溫度越高，分子運動越激烈，分子運動的動能就越大。分子相互之間也有吸引力，分子間距離不同，相互吸引的位能也改變。這種肉眼所不能看見的物質(zhì)內(nèi)部具有的能量 叫“熱力學(xué)能”。（4）焓：焓是表示物質(zhì)內(nèi)部具有的一種能量的物理量，也就是一個表示物質(zhì)狀 態(tài)的參數(shù)。單位是能量的單位：kJ或kJ/kg。焓=熱力學(xué)能+流動能。（5）熵：熵與溫度、壓力、焓等一樣，也是反映物質(zhì)內(nèi)部狀態(tài)的一個物理量。 它不能直接用儀表測量，只能推算出來，所以比較抽象

12、。但在作理論分析時，有時用 熵的概念比較方便。在自然界發(fā)生的許多過程中，有的過程朝一個方向可以自發(fā)地進 行，而反之則不行。自然界發(fā)生的一些過程是有一定的方向性的，這種過程叫不可逆 過程。過程前后的兩個狀態(tài)是不等價的。通過研究，找到了“熵”這個物理量度量這 種不等價性。在制氧機中常遇到的節(jié)流閥的節(jié)流膨脹過程和膨脹機的膨脹過程均可近似地看 成是絕熱過程。二者膨脹后壓力均降低。但是，前者是不可逆的絕熱膨脹，膨脹前后 熵值肯定增大。后者在理想情況下膨脹對外作出的功可以等于壓縮消耗的功，是可逆絕熱膨脹過程，膨脹前后熵值不變，叫等熵膨脹。實際的膨脹機膨脹會有損失，也是 不可逆過程，熵也增大。但是，它的不可

13、逆程度比節(jié)流過程小，增加的熵值也小。因 此，熵的增加值反映了這個絕熱過程不可逆程度的大小。在作理論分析計算時，引入 熵這個狀態(tài)參數(shù)很為方便。熵的單位為J/（mol K）或kJ/（kmol K）。但是，通常關(guān)心的不是熵的數(shù)值，而 是熵的變化趨勢。對實際的絕熱膨脹過程，熵必然增加。熵增加的幅度越小，說明損 失越小，效率越咼。(6) 臨界溫度、臨界壓力：在一定溫度下，可以通過提高壓力來使它液化。但 是，對每一種物質(zhì)來說，當溫度超過某一數(shù)值時，無論壓力提得多高，也不可能再使 它液化。這個溫度叫“臨界溫度”。臨界溫度是該物質(zhì)可能被液化的最高溫度。與臨 界溫度對應(yīng)的液化壓力叫臨界壓力。(7) 露點：使水蒸

14、氣達到飽和時的溫度就叫作“露點”。2. 氣體理想氣體：理想氣體是一種理想模型，從微觀上看是一種分子本身沒有體積、分子間沒有作 用力的氣體。如果在壓力不高與溫度不太低的情況下， 氣體分子本身所占的體積與相 互作用忽略不計，這種狀態(tài)的氣體也可看作是理想氣體?；旌蠚怏w：多種氣體以一定比例充分混合在一起所形成的均勻相為混合氣體。空氣是典型的一種混合氣體?？諝饨M成：2為78.03% ,Q 為20.93% , A"為0.932%, CO為0.03%。 混合氣體的性質(zhì)，取決于組成混合氣體的各組分的含量。一般情況下，空氣中主要成分氧、氮的含量基本不變，可以把空氣作為單一氣體處理，空氣平均分子量為29

15、?？諝鈨艋瘯r，就不能忽視水分、二氧化碳、乙炔及其它碳氫化合物對空氣的影響； 在提取稀有氣體時，也不能將空氣只視為氧、氮二元組分。3. 蒸汽通常，在1大氣壓下液氧的沸點：氧90.18K (-182.97 C)，氮77.35K(-195.8 C)， 氬 87.29K(-185.86 C)從過冷液體飽和液體濕蒸汽飽和蒸汽熱蒸汽實驗表明：對于同一種物質(zhì)，在不同壓力下，對應(yīng)的飽和溫度也不同，壓力越高, 飽和溫度也增高。也就是說， 壓力越高蒸氣越容易液化氧、氮在不同壓力下對應(yīng)的飽和溫度壓力11.523456氧K909397102105109111氮K77818488919496在同樣壓力下，氮的飽和溫度比

16、氧低，表示氮比氧更容易氣化；而在不同壓力下 氮的飽和溫度有可能比氧高。二、空氣液化循環(huán)空氣在地球周圍，通常是過熱蒸汽，將其液化，需要通過液化循環(huán)來實現(xiàn)。液化 循環(huán)由一系列必要的熱力過程組成，制取冷量將空氣由氣態(tài)變成液態(tài)。低溫循環(huán)的用途，從熱力學(xué)的觀點有下列幾種情況：1）把物質(zhì)冷卻到預(yù)定的溫度，通常由常溫冷卻到所需的低溫；2）在存在冷損的條件下，保持已冷卻到低溫的物質(zhì)的溫度，即從恒定的低溫物 質(zhì)中不斷吸取熱量；3）為上述兩種情況的綜合，即連續(xù)不斷地冷卻到一定的低溫，并隨時補償冷損 失，維持所達到的低溫工況?？諝庖夯h(huán)屬于第三種情況，要將空氣連續(xù)不斷地冷卻到當時壓力下的飽和溫 度，又要提供潛熱，

17、補償冷損，維持液化工況。這首先要選擇制冷方法，而后組成行 之有效的液化循環(huán)。1. 獲得低溫的方法要使空氣液化，需要從空氣中取出熱量使其冷卻，最后全部成為液體。我們知道， 在101.3kPa大氣壓下，空氣液化溫度是-191.8 C,從27C變?yōu)楦娠柡驼魵庑枞〕?222.79kJ/kg熱量，再從干飽和蒸氣變?yōu)橐后w需取出 168.45kJ/kg熱量（即潛熱），顯 然，為使空氣液化首先要獲得低溫。工業(yè)上空氣液化常用兩種方法獲得低溫，即空氣的節(jié)流和膨脹機的絕熱膨脹制 冷。2. 理想液化循環(huán)在制冷機中，氣體工質(zhì)連續(xù)不斷地工作，需要經(jīng)歷一系列的狀態(tài)變化，重新回復(fù) 到原始狀態(tài)，也就是要經(jīng)歷一個循環(huán)。低溫液化循

18、環(huán)由等溫壓縮，絕熱膨脹降溫，等 壓換熱等一系列過程組成。其目的是獲得低溫使空氣液化。 低溫液化循環(huán)獲得冷量必 須消耗功，耗功的大小代表了循環(huán)的經(jīng)濟性。假如在整個液化循環(huán)中的各個過程均為可逆過程， 無任何損失，則該液化循環(huán)為 理想液化循環(huán)，通過這種循環(huán)使氣體液化所消耗的功為最小， 稱之為氣體液化的最小 理論功。實際上各種過程總存在著不可逆性，如節(jié)流和膨脹機都存在著摩擦及冷損失， 換 熱器存在著傳熱溫差，所以理想循環(huán)是不能實現(xiàn)的。實際液化循環(huán)的耗功總是大于理 論最小功，因此理論循環(huán)可以作為實際液化循環(huán)的不可逆程度的比較標準。3. 空氣的三種基本液化循環(huán)目前空氣的液化循環(huán)主要有三種類型：（1）以節(jié)流

19、為基礎(chǔ)的液化循環(huán)；（2）以等熵膨脹與節(jié)流相結(jié)合的液化循環(huán)；（3）以等熵膨脹為主的液化循環(huán)。三、空氣的精餾1、汽液相平衡空氣主要由氧、氮組成，在近似計算時，可以把空氣看成是氧、氮的混合物，其 中氧組分為20.9 % （體積），氮組分為79.1 % （體積）。氧、氮與其它單一物質(zhì)一樣， 在一定條件下具有一定的狀態(tài)。任意數(shù)量的氧、氮混合都能夠得到氧、氮的均勻混合 物，液氧和液氮以任何份額混合時都能獲得均勻的混合溶液，所以氧和氮是完全互溶的，因此液空可以看作是氧、氮完全互溶的二元溶液。當氣相中的分子數(shù)不再增加，液相中的分子數(shù)不再減少，容器中的液相與液面上 的蒸汽建立了平衡，稱之為氣液相平衡。氣液平衡時

20、，整個氣液系統(tǒng)處于相同的溫度 和壓力之下，各部分狀態(tài)參數(shù)將保持不變。當氣液處于氣液平衡時，液面上方的蒸汽叫飽和蒸汽，飽和蒸汽所顯示的壓力稱 為飽和蒸汽壓，相應(yīng)的溫度叫飽和溫度。通常把液體汽化的難易程度稱作“揮發(fā)性”。容易汽化的揮發(fā)性大，同一溫度下 所對應(yīng)的飽和蒸汽壓高，反之，不易汽化的對應(yīng)的飽和蒸汽壓低。在相同壓力下，沸點低的物質(zhì)為易揮發(fā)組分，沸點高的為難揮發(fā)組分?？諝饪梢?大致看成是氧、氮、氬的混合物，氮對于氧來說是易揮發(fā)組分，氧是難揮發(fā)組分；而 氬對于氮來說是難揮發(fā)組分，相對于氧是易揮發(fā)組分，可見揮發(fā)的難易也是相對而言 的。2、空氣的分離氧、氮混合物在氣液平衡時，通常氣相中的氮濃度比液相中

21、高，液相中的氧濃度 比氣相中要高。利用這一規(guī)律就可實現(xiàn)氧、氮的分離。液空的簡單蒸發(fā)過程液空的簡單蒸發(fā)是不能提取純氧的。在將液化空氣加熱時，雖然氮的沸點低于氧 沸點，氮應(yīng)該是先蒸發(fā)。但是，由于氮、氧分子的相互影響，在氮分子從液體中蒸發(fā) 的同時，也伴有氧分子蒸發(fā)，只是氮分子的蒸發(fā)相對地比氧分子容易而已，即在蒸氣 中的氮組分要比液體中的氮組分大。例如，氮的摩爾成分為79.1%N2的液空在O.IMPa下加熱蒸發(fā)時，開始產(chǎn)生的蒸氣中的氮摩爾成分為93.7%N，其余為氧。當液空蒸發(fā)了 50%以后，由于有更多的氧也蒸發(fā)出來，蒸氣中的氮的摩爾成分降為89.8%N,液體 中氧的摩爾成分為31.5%O（68.5%

22、N）;當液空蒸發(fā)了 90%以后，蒸氣中氮的摩爾成分 為82%N，液體中氧的摩爾成分為 47%02（53%）N雖然液體中的氧濃度隨著蒸氣中含 氧量增加而提高，但是由于蒸氣中氧的摩爾成分最高也只能達到 20.9%0（當液空全部 蒸發(fā)完時），所以，最后蒸發(fā)的液體中氧的摩爾成分最高也只有51.5%0（48.5%N2）。3、空氣的部分蒸發(fā)與部分冷凝（1）、液空的部分蒸發(fā)當液空蒸發(fā)時，可以使液體的氧濃度提高，但由于蒸發(fā)出的蒸氣存在，使液體的 氧濃度受到限制，假如能將蒸發(fā)出的蒸汽不斷從液體上方引出，使所剩的氧濃度較高液體再繼續(xù)蒸發(fā)，這種蒸發(fā)過程叫部分蒸發(fā)。要得到氧濃度較高的液體，可進行多次 部分蒸發(fā)過程。（

23、2）、空氣的部分冷凝所謂部分冷凝是指空氣在冷凝過程中不斷將冷凝液引走，使所剩的蒸汽中氮濃度 不斷提高。4. 空氣的精餾（1）精餾及精餾過程所謂精餾就是同時并多次地運用部分蒸發(fā)和部分冷凝的過程， 使低沸點組分不斷 從液相蒸發(fā)到氣相中，同時使高沸點組分不斷地從氣相冷凝到液相中來，最后實現(xiàn)兩種組分的分離。多次重復(fù)上述的蒸發(fā)和冷凝過程即構(gòu)成精餾。將每一個容器簡化為一塊塔板，使塔板成為氣液進行熱、質(zhì)交換的場所，并將一 塊塊塔板重迭起來，成為層數(shù)很多的一座塔，即精餾塔。（2）回流及回流比必須注意，回流是精餾的必要條件之一，沒有回流，則部分蒸發(fā)和部分冷凝就不 能持續(xù)進行，精餾過程也就無法實現(xiàn)?；亓鞅仁怯绊懢?/p>

24、餾操作費用和投資費用的重要因素，對于一定的分離任務(wù)而言，應(yīng)選擇適宜的回流比?；亓鞅扔袃蓚€極限值，上限 為全回流時的回流比，下限為最小回流比，實際回流比介于兩極限值之間的某適宜值。第三節(jié)制氧工藝的基本流程從大氣吸入的空氣經(jīng)空氣過濾器（S01101）濾去灰塵雜質(zhì)后，進入空氣壓縮機（K01101）加壓至0.62Mpa（A），然后進入空氣冷卻塔（C01201）?？諝庠诳绽渌–01201）下段，與循環(huán)水冷卻水逆流接觸而降溫。然后再經(jīng)過上 段與經(jīng)氨冷器（E01201）冷卻的冷凍水再次逆流接觸降溫，經(jīng)空冷塔（C01201頂部 絲網(wǎng)除沫器除霧去沫后的空氣入分子篩吸附器（R01301A/B），清除空氣中的水份

25、、二 氧化碳和碳氫化合物。新鮮水經(jīng)LCV01203與空冷塔上段回水（LCV01205 一起進入水冷塔（C01202， 在塔中水與污氮或空氣進行傳質(zhì)傳熱后水被冷卻，再由冷凍水泵 P01202A/B加壓后， 進入氨冷器（E01201），與用戶用來的液氨進行換熱后冷卻水由 FCV01202閥流量調(diào)節(jié) 進入空冷塔（C01201。分子篩吸附器（R01301A/B）為兩臺切換使用，其中一臺工作時，另一臺再生備用。 加溫時污氮經(jīng) FCV01301B進入蒸汽加熱器（E01301），污氮氣被加熱后進入純化器（R01301A/B）對分子篩進行加溫再生；加溫結(jié)束后污氮經(jīng)FCV01301A進入純化器（R01301A/

26、B）進行冷吹。特殊再生時空氣由旁路V01314經(jīng)蒸汽加熱器（E01301）加溫后，再經(jīng)電加熱器（E01302）加溫后進入純化器。已凈化的空氣分三路：一股從分子篩后抽出作儀表空氣供空分使用；一股進入冷 箱主換熱器（E01603A-C被返流污氮氣及粗氬氣冷卻后出換熱器底部進入下塔（C01601進行深冷分離。另一路空氣去增壓機（ST01102）進一步增壓（93200Nnr/h）。進入空氣增壓機（ST01102）的空氣經(jīng)增壓機第二段增壓到 2.7MpaA后分兩股：一 股直接出增壓機，經(jīng)過水冷卻器冷卻后進入膨脹增壓機的增壓端（K01401）（30000Nrr/h），然后經(jīng)冷卻器（E01401）冷卻到常溫

27、后進入主換熱器（E01601A-B， 再從主換熱器中部抽出進入膨脹機（MT01401進行膨脹。膨脹后的空氣與出主換熱 器（E01603A-C的低壓空氣匯合，進入下塔（C01601）。從增壓機（ST01102）的第一級抽出（1.28MpaA 16200Nm3/h 一路空氣，經(jīng)緩沖 罐（T01101）壓力平穩(wěn)后，經(jīng)調(diào)節(jié)閥供全廠工廠空氣、儀表空氣。另一股空氣（47000Nm3/h進入增壓機（ST01102）的第三段繼續(xù)增壓到 7.0MpaA并經(jīng)后冷卻器冷卻到常溫后進入主換熱器（E01601A-B，與高壓液氧、液氮、低壓氮 氣及返流污氮氣換熱。這部分高壓空氣從主換熱器底部抽出，經(jīng)節(jié)流（LCV01605

28、后的含濕空氣進入氣液分離器（S01601），經(jīng)氣液分離器分離出的空氣與出主換熱器（E01603A-C的低壓空氣及膨脹空氣匯合，進入下塔（C01601底部。從氣液分離器（S01601）出來的液空也送入下塔（C01601）?？諝饨?jīng)過下塔初步精餾后，獲得富 氧液空、純液氮和污液氮。冷凝下液氮分三路，一部分液氮抽出經(jīng)液氮泵（P01602A/B） 加壓后，再經(jīng)過主換熱器（E01601A-B）與正流高壓空氣換熱至常溫后送用戶；另一 部分作為下塔（C01601）的回流液；還有一部分與富氧液空、污液氮一起經(jīng)過冷器（E01604A/B過冷后節(jié)流進入上塔（C01602。在上塔進一步精餾后，在上塔底部獲 得液氧，一

29、部分經(jīng)過液氧泵（P01601A/B）加壓后進入主換熱器（E01601A-B，復(fù)熱 后出冷箱送至用戶使用，一部分作為液氧產(chǎn)品進入貯存系統(tǒng)（T01701）。在下塔（C01601）頂部獲得純液氮經(jīng)過冷器過冷后，一部分進入儲存系統(tǒng)（T01801）。在下塔（C01601）頂部抽出低壓氮氣，經(jīng)過主換熱器（E01601A-B復(fù)熱后出冷 箱，進入氮氣管網(wǎng)送至用戶使用。在上塔（C01602中部抽取一定量的氬餾分送入粗氬塔（C01603，經(jīng)精餾后的 粗氬氣經(jīng)主換熱器（E01602）復(fù)熱后放空。從上塔（C01602頂部引出污氮氣經(jīng)過冷 器（E01604A/B）、主換熱器（E01601/2/3）回收冷量后出冷箱分兩部

30、分：一部分進入 分子篩系統(tǒng)（R01301A/B）的蒸汽加熱器（E01301）作為分子篩的再生氣體，其余部分 污氮氣去水冷塔（C01202和水換熱后放空。第四節(jié)制氧工藝基本工序一、空氣的除塵在工業(yè)區(qū)的空氣含塵量一般為15mg/m3灰塵粒度為0.520卩m,以10000Nmh制氧機的加工空氣量估算，每天隨加工空氣帶到空分裝置的灰塵就有 10kg 之多?？諌簷C如果直接吸入這樣臟的空氣，設(shè)備很快就會損壞。因此，在空壓機入口 管道上均設(shè)有空氣過濾器，清除空氣中的固體雜質(zhì)。固體雜質(zhì)顆粒直徑大于100卩m的在重力作用下會自動降落，小于0.1卩m的極小 粒子不致引起危害。故凈除的對象為 0.1100卩m的塵粒

31、。顯然，粒度越小的塵埃越 難以清除?？諝膺^濾器主要捕集的是0.110卩m的塵粒。凈除后空氣中含固體雜質(zhì)的量小于0.5 mg/m3。目前一般大型空分，都采用的自潔式空氣過濾器，本公司空分裝置也采用的是自 潔式空氣過濾器。二、空氣的壓縮空氣壓縮機是空分裝置中的主要裝置。一方面它為空氣分離裝置提供原料空氣, 另一方面為該裝置所采取的制冷循環(huán)提供所需的壓力。本公司所采用的壓縮機是蒸汽透平離心式壓縮機，其主要參數(shù)如下表：進氣量進氣溫度進氣壓力排氣壓力排氣溫度調(diào)節(jié)范圍空壓機174000Nrr/h28 r0.098MpaA0.62MpaA< 105E80-105%增壓機93200Nrr/h28 r0.

32、6MpaA7MpaA< 105E80-105%三、空氣的預(yù)冷空分裝置希望壓縮空氣進裝置時的溫度盡可能低，以降低空氣中的飽和水含量 和主換熱器的熱負荷等。而空壓機實際上不可能實現(xiàn)等溫壓縮，末級壓縮后的空氣溫 度可高達8090C。因此，空氣在空壓機后，進空分裝置前，要對空氣進行冷卻。尤 其是對分子篩吸附凈化流程，由于分子篩的吸附容量與溫度有關(guān)，溫度越低，吸附容 量越大。因而降低空氣溫度可以縮小吸附器的設(shè)計尺寸。在運轉(zhuǎn)時，就能保證凈化效 果，或可延長切換時間，減少切換損失。因此，空氣在壓縮機后更要求預(yù)先將壓縮空 氣冷卻到盡可能低的溫度，然后再進入吸附器。本公司采用的預(yù)冷系統(tǒng)是帶低溫水的空氣冷卻

33、塔。用噴淋水與空氣直接接觸來冷 卻壓縮空氣。冷卻水來自兩部分：空冷塔中部直接進的冷卻水和空氣接觸換熱；另一 路冷卻水進入水冷塔，用污氮降低自上而下噴淋冷卻水溫度后，出水冷塔的低溫冷卻水再進入氨冷卻器換熱進一步降溫，后獲得46C的低溫水，進入空冷塔上部和空氣 接觸換熱，空氣出空冷塔溫度控制到 815C的溫度。這種冷卻方式是靠氣、液直接 接觸進行換熱的。它的能耗低，但操作不當有可能產(chǎn)生帶水事故，使純化器或主熱交換器不能正常工作。預(yù)冷系統(tǒng)操作要點：空氣冷卻塔投入使用一般遵循先導(dǎo)氣，后送水的原則，這是防止空氣帶水的一種 措施。冷凍水為循環(huán)使用，補充水為循環(huán)水。氨冷卻器的負荷根據(jù)預(yù)冷系統(tǒng)的熱負荷 自動調(diào)

34、節(jié)。調(diào)節(jié)時注意氨冷卻器的壓力及液位。四、空氣的凈化空氣是多組分的混合氣體，除氧、氮及稀有氣體組分外，還含有水蒸汽、二氧化 碳、乙炔及其它碳氫化合物，并含有少量灰塵等固體雜質(zhì)。水蒸汽和二氧化碳在加工 空氣冷卻過程中會先凍結(jié)析出，將堵塞設(shè)備及氣體通道，致使空分裝置無法生產(chǎn)。更 嚴重的是，乙炔及其它碳氫化合物在空分裝置中積聚會導(dǎo)致爆炸事故的發(fā)生，所以為了保證空分裝置的安全運行，必須設(shè)置專門的凈化設(shè)備。清除這些雜質(zhì)采用的方法有化學(xué)法、凍結(jié)法自清除和吸附劑吸附法。隨著分子篩吸附劑的廣泛應(yīng)用，目前大中型空分裝置基本上采用分子篩吸附法。本公司目前采用的也是分子篩吸附法。作為吸附劑應(yīng)該是多孔固體顆粒。它具有巨

35、大的表面積。吸附劑的吸附能力要強， 也就是吸附容量大。吸附容量是指每千克吸附劑吸附被吸物質(zhì)的量。吸附劑應(yīng)具備選 擇性吸附特性，才能應(yīng)用它進行凈化或分離。此外，吸附劑應(yīng)該有一定的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性，容易解吸(或再生)，而且易獲得價格低廉。分子篩吸附器，以下兩種形式；雙層床單層床分子篩(1) 吸附劑的再生:再生就是吸附的逆過程。由于吸附劑吸飽被吸組分以后，就失去了吸附能力。必 須采取一定的措施，將被吸組分從吸附劑表面趕走，恢復(fù)吸附劑的吸附能力，這就是 “再生”。再生的方法有兩種：一是利用吸附劑高溫時吸附容量降低的原理， 把加溫氣體通 入吸附劑層，使吸附劑溫度升高，被吸組分解吸，然后被加溫氣體帶出

36、吸附器。再生 溫度越高，解吸越徹底。這種再生方法叫加溫再生或熱交變再生，是最常用的方法。 再生氣體用干燥氮氣較好，或用空氣。另一種再生方法叫降壓再生或壓力交變再生。 再生時，降低吸附器內(nèi)的壓力，甚 至抽成真空，使被吸附分子的分壓力降低，分子濃度減小，則吸附在吸附劑表面的分 子數(shù)目也相應(yīng)減少，達到再生的目的。（2）、影響吸附的因素A、溫度：吸附是放熱過程，溫度升高吸附質(zhì)的分子熱運動加強，從吸附表面脫 離返回氣體中分子數(shù)增加，靜吸附容量隨溫度的升高而降低， 所以動吸附劑的吸附容 量隨溫度的升高而下降。B、壓力：壓力高其吸附質(zhì)的分壓力也高即濃度提高，單位時間內(nèi)碰撞吸附劑表 面的分子數(shù)增加，因而被吸附

37、的幾率增加。所以壓力升高靜、動吸附容量都增加。C、空氣的流速：流體的流速高，吸附質(zhì)在吸附床層內(nèi)停留過短，吸附效果差， 傳質(zhì)區(qū)增長，動吸附容量減小。但流速過低，凈化設(shè)備單位時間內(nèi)處理的氣量少。D吸附劑的再生完善程度：吸附劑的解吸（或再生）越徹底，吸附過程中的吸 附容量越大。解吸是吸附的反過程，所謂解吸，即采用一定的方法將積聚在吸附劑表面的吸附 質(zhì)分子趕走，恢復(fù)吸附劑的吸附能力。當再生溫度高，壓力低以及解吸氣體中吸附質(zhì) 的含量越小，吸附劑的再生越完善。E、吸附劑床層高度。（3）、純化器在操作中的注意點分子篩凈化系統(tǒng)凈化效果的好壞，影響到裝置的運行周期和運行安全。對相同的 設(shè)備，如果操作不當也可能影

38、響凈化效果。所以在操作時應(yīng)注意以下問題：A、對分子篩吸附劑的安裝要求：要認真檢查上、下篩網(wǎng)有無破損，固定是否牢 固；分子篩是否充填滿，并且扒平；認真圭寸好人孔，防止竄氣、漏氣。B分子篩運行時，要定期監(jiān)視分子篩溫度曲線和出口二氧化碳，以判斷吸附器的工作是否正常C要密切監(jiān)視器的切換程、切換差壓是否正常。如遇故障要及時處理。D密切注意空氣預(yù)冷系統(tǒng)（氨冷卻器、氮水冷卻塔）是否工作正常。如遇短期 故障，造成空氣溫度升高時，應(yīng)及時采取措施處理（減少加工空氣量、縮短吸附器工 作時間等），并及時排除故障。嚴禁預(yù)冷系統(tǒng)空氣帶水情況出現(xiàn)，E、空壓機啟動升壓送氣時，應(yīng)緩慢進行，防止空氣氣速過大。向冷箱系統(tǒng)充氣， 或

39、系統(tǒng)增加負荷（啟動膨脹機、開啟節(jié)流閥等）時，要緩慢進行，防止系統(tǒng)壓力波動 太大。F、空氣分離系統(tǒng)停車時，應(yīng)立即關(guān)閉吸附后空氣總閥，以免再啟動時氣流速度 過大而沖擊分子篩床層。G分子篩系統(tǒng)長時間停車后，最好通入干燥氮氣進行保護。H、確保純化器再生徹底，密切注意再生氣壓力、流量、再生氣溫度和露點以及 再生溫度曲線變化。五、制冷系統(tǒng)制冷一般分為兩種方法，即為節(jié)流制冷和膨脹機制冷 。1、節(jié)流節(jié)流：流體經(jīng)閥門、縮徑時受到局部的阻力而造成壓力有較大的降落的過程，稱 為節(jié)流過程。節(jié)流因為有摩擦阻力的存在，所以它是不可逆過程、熵增過程；節(jié)流的溫降原理：在節(jié)流過程中，流體既未對外輸出功，又可看成是與外界沒有 熱

40、量交換的絕熱過程，根據(jù)能量守恒定律， 節(jié)流前后的流體內(nèi)部的總能量（焓）應(yīng)保持 不變。但是，組成焓的三部分能量：分子運動的動能、分子相互作用的位能、流動能 的每一部分是可能變化的。節(jié)流后壓力降低，質(zhì)量比容積增大，分子之間的距離增加， 分子相互作用的位能增大。而流動能一般變化不大，所以，只能靠減小分子運動的動 能來轉(zhuǎn)換成位能。分子的運動速度減慢，體現(xiàn)在溫度降低。在空分設(shè)備中，遇到的節(jié) 流均是這種情況，這也是節(jié)流降溫制冷要達到的目的。影響節(jié)流溫降效果的因素：節(jié)流的目的是為了獲得低溫，因此希望節(jié)流溫降的效果越大越好。影響節(jié)流溫降 效果的因素有：（1）、節(jié)流前的溫度。節(jié)流前的溫度越低，溫降效果越大。當節(jié)

41、流前的壓力為P1=20MPa 節(jié)流后壓力為P2=0.1MPa時，根據(jù)空氣的熱力性質(zhì)圖，可以查到不同的節(jié)流前溫度下 的溫降效果。見下表節(jié)流前溫度Tl/K300280260240220200節(jié)流后溫度T2/K268240213184153120節(jié)流溫降（T1-T2）/K324047566780（2）、節(jié)流前后的壓差。節(jié)流前后的壓差越大時，溫降越大。例如，當節(jié)流前的溫度和節(jié)流后的壓力一定，設(shè) T仁200K P2=0.1MPa改變節(jié)流前的壓力P1時，根據(jù)焓不變的規(guī)律，由空氣的熱力性質(zhì)圖可查得節(jié)流溫降的變化，如下表所示節(jié)流前壓力Pl/MPa20151052.5節(jié)流前后壓差（pl-p2）/MPa19.91

42、4.99.94.92.4節(jié)流后溫度T2/K12013215l177189節(jié)流前后溫差（T1-T2）/K80684923112、膨脹機制冷在低溫法制氧裝置中膨脹機是十分關(guān)鍵的機組。因為在啟動空氣分離裝置時，需 要大量的冷量使空氣液化，這部分冷量主要由膨脹機提供；而在正常運行時，也要依 靠膨脹機制冷以補償冷損失。雖然制冷的方法有兩種方法，但膨脹機制冷量比等溫節(jié) 流制冷量大，而且動力消耗小。（1）、透平膨脹機組的組成部分透平膨脹機組由膨脹機主體、制動器、潤滑系統(tǒng)、氣密封系統(tǒng)、自動保護系統(tǒng)組 成。（2）、透平膨脹機工作原理根據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律可知，氣體在透平膨脹機內(nèi)進行絕熱膨脹對外作功時， 氣體的能

43、量（焓值）一定減少，從而使氣體本身強烈地冷卻，而達到制冷的目的。透平膨脹機的流通部分：透平膨脹機的主要元件是固定的導(dǎo)流器（噴嘴）系統(tǒng)和 旋轉(zhuǎn)工作輪。導(dǎo)流器與工作輪安裝在蝸殼中，膨脹氣體自進氣管進入蝸殼，由蝸殼均 勻地將氣體送到所有的噴嘴，再經(jīng)工作輪、擴壓器從排氣管排出。導(dǎo)流器使氣體獲得很高的速度，并相對于工作輪旋轉(zhuǎn)軸心線具有一定的動量矩， 工作輪是將氣體的能量轉(zhuǎn)換到軸上，對外輸出機械功，致使工作氣體本身強烈地冷卻。（3）、透平膨脹機的組成與作用在透平膨脹機中氣體所經(jīng)歷的過程與離心式壓縮機剛好相反，氣體工質(zhì)依次所流 經(jīng)的主要元件為，蝸殼、導(dǎo)流器、工作輪、擴壓器、排氣管。蝸殼的作用是把進入膨脹機的

44、氣體均勻地分配到導(dǎo)流器的每一個噴嘴中，使整個工作輪能夠均勻地進氣。導(dǎo)流器是由很多噴嘴組成的噴嘴環(huán)。導(dǎo)流器的作用是使氣體的壓力降低，速度增 加，溫度下降。氣體在噴嘴的出口處具有很高的速度并沖擊工作輪的葉片使之旋轉(zhuǎn)作 功。工作輪是氣體作功的重要部件。由導(dǎo)流器出來的高速氣流，具有很大的動能，推 動葉輪轉(zhuǎn)動變成機械功輸出。在工作輪中氣體作功的過程，流速高可以認為是絕熱的， 如不考慮損失也就是等熵過程。從工作輪出來的氣流速度約為50m/s。為了減少這部分損失將動能轉(zhuǎn)變成壓力能， 在工作輪出口處設(shè)置擴壓器，氣流經(jīng)過擴壓器后，氣流速度降低，氣體在擴壓器中焓 值有所提高，溫度稍有回升，速度降低。（4）、制動器

45、型式每一臺透平膨脹機都必須配置制動器。制動器的作用是消耗透平膨脹機的功，控 制其轉(zhuǎn)速，維持膨脹機在最高效率點運行，同樣也防止透平膨脹機“飛車”。透平膨脹機的制動形式常用有三種， 即風(fēng)機制動、電機制動和增壓器制動，此外 還有油制動。電機制動是在工作輪同軸裝上發(fā)電機轉(zhuǎn)子， 將膨脹機的功變?yōu)殡娔芩腿腚娋W(wǎng)。所 以多數(shù)大型空分裝置上都配套電機制動的透平膨脹機。增壓器的葉輪裝在膨脹機同軸的另一側(cè)， 氣體對工作輪作功使之轉(zhuǎn)動，增壓器的 葉輪也同樣轉(zhuǎn)動。將膨脹氣體增壓后再引入膨脹機的工作輪。 這樣就將透平膨脹機的 功回收給膨脹工質(zhì)，提高了膨脹工質(zhì)的進口壓力，增加了單位制冷量。這種制動型式 是目前較先進的制動形

46、式，正在廣泛地推廣應(yīng)用。（5）、膨脹制冷量的調(diào)節(jié)如果要調(diào)節(jié)膨脹機的制冷量，可以通過改變氣體的流量、等熵焓降以及等熵效率 三個因素中的任何一個來實現(xiàn)。通常，把改變膨脹氣體在進、出口處狀態(tài)參數(shù)的調(diào)節(jié)， 稱為“質(zhì)”的調(diào)節(jié)；改變氣體流量的調(diào)節(jié)稱為“量”的調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)過程中，有時質(zhì) 和量同時發(fā)生改變，難易截然分開。目前，實際中應(yīng)用的冷量調(diào)節(jié)方法，主要有以下幾種。進口節(jié)流調(diào)節(jié)部分進氣的流量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動噴嘴葉片角度的流量調(diào)節(jié)改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 運行機組數(shù)量調(diào)節(jié)(6) 、影響膨脹機制冷量的因素膨脹機總制冷量Qp(kJ/h)與膨脹量V(m3/h)、單位制冷量 h (kJ/kmol)有關(guān)： Qp=Vh/22.4=V h

47、t n p/22.4式中的單位制冷量 h等于單位理論制冷量 ht與膨脹機效率n P的乘積。而單 位理論制冷量取決于膨脹前的壓力、溫度和膨脹后的壓力。因此，膨脹機的制冷量與 各因素的關(guān)系為：A、膨脹量越大，總制冷量也越大。但是，對于低壓空分設(shè)備，膨脹空氣直接送 入上塔參與精餾，過多的膨脹空氣量會影響精餾效果。這是分離過程所不希望的。B、進、出口壓力一定時，機前溫度越高，單位制冷量越大。例如。當膨脹機前 的絕對壓力為0.55MPa,機后壓力為0.135MPa時，不同的機前溫度下的單位理論制冷 量如下表所示：膨脹機前溫度對單位制冷量的影響C、當機前溫度和機后壓力一定時，機前壓力越高，單位制冷量越大。

48、例如，當膨脹機的進口溫度為160K,出口絕對壓力為0.135MPa時，不同進口壓力下的單位理 論制冷量如下表所示膨脹機前壓力對單位制冷量的影響膨脹機前壓力p1/MPa1.00.90.80.70.6單位理論制冷量厶ht/kJ - kmol -119701890180016051570對于低壓空分設(shè)備，原先流程的膨脹機進口壓力取決于下塔壓力， 即接近空壓機出口壓力。采用增壓透平流程后，利用膨脹機對外作功來帶動增壓機，壓縮來自空壓 機的膨脹空氣，可將膨脹機的進口壓力提高，增大了單位制冷量。在所需的總制冷量 一定的情況下，就可以減少膨脹空氣量，有利于上塔的精餾。D膨脹機后壓力越低，膨脹機內(nèi)的壓降越大，

49、單位制冷量越大。但是，由于膨 脹后氣體進精餾塔，壓力變化的余地不大。E、膨脹機絕熱效率越高，制冷量越大。（7）、透平膨脹機操作注意事項透平膨脹機是空氣分離裝置中重要的設(shè)備之一?？辗盅b置啟動過程中的冷卻、保冷以及積液需要大量的冷量，為維持裝置正常工況則需要一定的冷量補償跑冷損失及 冷量的不完全回收損失，這些冷量的提供離不開透平膨脹機的制冷。為此，在空分裝 置的開車或正常操作過程中，要確保透平膨脹機高效、安全運行。防止膨脹機“飛車”防止膨脹機機后帶液透平增壓機防喘振控制六、換熱系統(tǒng)空分設(shè)備中的換熱器很多?？諝庠趬嚎s過程中，為了提高等溫效率就需要段間冷 卻器。空分液化循環(huán)中需設(shè)置主換熱器。 空分冷箱

50、中有過冷器以及精餾系統(tǒng)的主冷凝 蒸發(fā)器等。它們的性能直接影響空分裝置的經(jīng)濟指標， 它們的安全可靠性直接影響空 分裝置的經(jīng)濟運行。1、換熱器分類換熱器的種類很多，就換熱原理來分，可分為三類：（1）、混合式換熱器，亦稱直接接觸式換熱器。（氮水預(yù)冷塔、空氣冷卻塔）（2）、蓄熱式換熱器。冷、熱流體交替通過傳熱表面。（3）、間壁式換熱器，亦稱間接式換熱器?？辗盅b置中所應(yīng)用的換熱器多屬于此 種類型。按其傳熱面的結(jié)構(gòu)又分為：管式熱器、板式換熱器、板翅式換熱器等?？辗盅b置中的換熱器根據(jù)流體狀態(tài)變化可分為三種：傳熱介質(zhì)均沒有相變。氣體與氣體之間的傳熱；過冷器是氣體與液體間的傳熱。僅有一側(cè)發(fā)生相變。例如蒸發(fā)器是氣

51、體與蒸發(fā)液體之間的傳熱。 飽和液體在蒸發(fā) 器中吸收熱量后變成氣體。傳熱雙方都有相變。如主冷凝蒸發(fā)器中，氣氮放出熱量冷凝成液氮，液氧吸收熱 量蒸發(fā)成氣氧。2、低溫換熱器的特點換熱器在低溫下工作時，它的傳熱過程、結(jié)構(gòu)、性能和設(shè)計計算具有以下特點：（1） 、小溫差傳熱。由于低溫換熱器中的換熱不完全損失是冷損，需要更低溫度 的冷量來補償，溫度越低制冷所花費的代價就越大，所以為了減少換熱不可逆損失， 就要求小溫差傳熱。例如：全浸式冷凝蒸發(fā)器的溫差只有1.62C,板翅式換熱器溫 差23C。（2）、高效率換熱。換熱器的冷損占制氧機冷損的比重很大， 而且溫度水平越低，同樣損失1kJ的冷量，所花費的制取功越多，

52、為了使冷量損失降至最低限度，就必須 提高傳熱效率。在低溫換熱器通常采用以下措施：a）采用高效而緊湊的傳熱表面；b）保證流體的均勻分布；c）高度強化流體之間的逆流傳熱；e）在可能的條件下采 用相變換熱。（3）、允許阻力小?？辗盅b置的換熱器阻力往往直接影響能耗，也影響精餾效果。 尤其是全低壓空分裝置工作壓力只有 0.50.6MPa,所以對換熱器的阻力控制很苛刻。 流量很大且允許壓降只有0.010.02 MPa。（4）、物性變化激烈。低溫下流體的物性隨溫度、壓力會有明顯的變化。3、板翅式換熱器板翅式換熱器是一種全鋁金屬結(jié)構(gòu)新型組合式間壁換熱器。 它結(jié)構(gòu)緊湊，平均溫 差小，在單位體積內(nèi)的傳熱面積很大，

53、傳熱效率高達9899%,同時使有色金屬銅的 消耗為零。而且阻力小、啟動快，實屬高效新型換熱器。它的制造技術(shù)比較復(fù)雜。在板翅式熱交換器中，冷、熱流體之間的傳熱過程中。除通過過隔板（稱一次傳 熱面）傳熱外，同時沿翅片（稱二次傳熱面）也傳遞熱量。板翅式換熱器以一個板束為基本結(jié)構(gòu)， 它是由隔板、翅片、封條三部分組成。在 相鄰兩隔板之間放置翅片及封條，組成一夾層，稱為通道。板翅式換熱器結(jié)構(gòu)如圖一 所示：在板式換熱器中能實現(xiàn)多股物流之間同時換熱。在空分裝置主換熱器中，加工空氣可同時與從冷箱返流的氧氣、氮氣、污氮氣、液氧、液氮等換熱，降低溫度甚至液 化，返流的物質(zhì)升高溫度到常溫（環(huán)境溫度）3圖一、板翅式換熱

54、器的基本元件1、封條2 、翅片 3 、隔板4、空氣冷卻塔和氮水預(yù)冷塔氮水預(yù)冷器和空氣冷卻塔是安裝在冷箱外是常溫換熱器。它的作用是利用污氮氣 含水的不飽和度來冷卻水，而后在空氣冷卻塔通過水再冷卻加工空氣， 既降低加工空 氣的溫度同時又減少加工空氣的飽和含水量。 （前面章節(jié)已敘述）七、冷凝蒸發(fā)器（主冷）冷凝蒸發(fā)器是聯(lián)系上、下塔的重要換熱設(shè)備。按傳熱面結(jié)構(gòu)分有板式和管式兩種。按結(jié)構(gòu)分有浴式（或全浸式）和膜式冷凝蒸發(fā)器（亦稱降膜式、溢流式）。這里主要講全浸式冷凝蒸發(fā)器。浴式冷凝蒸發(fā)器。換熱器的操作浸沒在液氧中進行，氧以液相在蒸發(fā)器底部，當 它在換熱器開式通道中向上流動時被氣氮加熱而汽化， 氮氣則被冷凝

55、，未汽化的液氧 又返回浴內(nèi)，謂之“再循環(huán)”。1、冷凝蒸發(fā)器的傳熱冷凝蒸發(fā)器用于液氧和氣氮之間進行熱交換， 液氧從上塔底部來，在冷凝蒸發(fā)器 內(nèi)吸收熱量而蒸發(fā)（汽化），一部分作為產(chǎn)品引出，大部分作為上塔上升蒸汽，參與 上塔的精餾過程；氣氮來自下塔上部，在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)放出熱量而冷凝成液氮，作為 上、下塔的回流液，參與精餾過程。液氧和氣氮之間進行熱交換時物態(tài)發(fā)生變化，當液氧的蒸發(fā)壓力和氣氮的冷凝壓力及濃度一定時，它們之間的溫差幾乎是不變的。無論是浴式冷凝蒸發(fā)器還是膜式冷凝器， 在液氧與氣氮換熱過程中，同時存在相 變過程，即液氧蒸發(fā)為氣氧，氣氮冷凝為液氮。在正常大氣壓下，氮氣的沸點比氧氣 低，通常情況下

56、液氧無法冷凝氮氣，鑒于此種原因，為了能夠要冷凝蒸發(fā)器中實現(xiàn)液 氧的蒸發(fā)、氣氮的冷凝，只有提高氮氣的壓力和降低液氧的壓力。2、浴式冷凝蒸發(fā)器液氧沸騰傳熱液氧的管內(nèi)沸騰特點，就是液氧在管內(nèi)自下而上運動，并不斷地被管外的液氮所 加熱。根據(jù)傳熱的情況的不同，管內(nèi)液體的沸騰狀態(tài)可分為三個區(qū)域，預(yù)熱區(qū)、沸騰 區(qū)和飽和蒸發(fā)區(qū)。液氮冷凝傳熱冷凝有兩種不同的凝結(jié)形式。當蒸汽與低于飽和溫度的壁面相接觸時，就被凝結(jié) 成液體依附在壁面上。由于冷凝液體潤濕壁面的能力不同， 一種冷凝液較好的潤濕面 形成一層完整的液膜為膜狀冷凝。 另一種是冷凝液不能很好地覆蓋壁面， 而在壁面上 形成一個個小液珠，這種狀態(tài)為珠狀冷凝。氣氮的冷凝為膜狀冷凝。3、冷凝蒸發(fā)器傳熱溫差從傳熱方面考慮，傳熱溫差大些好，因為主冷熱負荷一定時，傳熱溫差大可減少 傳熱面積，體積小，省材