林德工艺处理步骤概述.pdf

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1、LINDE AG林德工程部 0100 PMC 1001.001 01 18.01.05 1110 2283 Taiyuan 01 1 of 17 第一章 工艺说明、总的规格以及理论原理第一章 工艺说明、总的规格以及理论原理 目录目录 页码页码 1. 简介 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.1 装置性能数据.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2 工艺说明.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2.1 概述 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.2.2 详细工艺说明.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.3 理论原理.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.3.1

2、 空气的组成 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.3.2 空气组分的化学特性.错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.3.3 精馏 .错误！未定义书签。错误！未定义书签。 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 1 页页 共共 17 页页 LINDE AG林德工程部 0100 PMC 1001.001 01 18.01.05 1110 2283 Taiyuan 01 2 of 17 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 2 页页 共共 17 页页 LINDE AG林德工程部 0100 PMC 1001.001 01 18.01

3、.05 1110 2283 Taiyuan 01 3 of 17 1.1.1 概述 本工艺的基本原理是利用液态空气中各组分沸点的不同将其分离成不同的组分。气 态氧气和氩气产品由冷箱内的泵如同压缩液体一样对其压缩，在主换热器中得到加 热，然后分配至各管线中。低压氮气在主换热器得到升温，并由涡轮压缩机压缩。 为达成上述各项，空分装置由以下各部分和单元组成： - 空气压缩和预冷却系统 - 分子筛系统，用于去除工艺空气中的水蒸气、绝大部分的碳氢化合物和CO2 - 换热器，用于将工艺空气冷却到其液化温度以及对产品供热 - 增压压缩机，用于在工艺空气进入主换热器前对其进行进一步压缩 - 致冷 - 精馏 -

4、 产品的内部压缩 - 氮气产品的压缩 - 液氧/液氮/液氩的储存和后备系统 有关林德供货范围内的装置组成的详细叙述见本手册的第 2 章 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 3 页页 共共 17 页页 LINDE AG林德工程部 0100 PMC 1001.001 01 18.01.05 1110 2283 Taiyuan 01 4 of 17 1.1.2 详细工艺说明详细工艺说明 空气压缩和预冷却系统空气压缩和预冷却系统 工艺和规范号码见所附的工艺流程数据表（附件 1）和工艺流程图 空气压缩和预冷却空气压缩和预冷却 工艺空气在机械空气过滤器（S 1146）中得到

5、净化，与灰尘和其它颗粒分离，然 后由一台多级、带中间冷却的涡轮压缩机（C 1161）压缩至所需的工艺压力。 压缩空气在一个直接接触式空气冷却器（E2416）中以逆流的方式流过由两个不同 高度注入的水以得到冷却和洗涤。在下段，空气由循环的冷却水得以预冷；在上 段，空气由来自蒸发冷凝器（E2417）的急冷水得以进一步的冷却。如果需要使用 额外的氮气产品（分别用于 EO/EG 装置的开车和未来额外的生产能力），则致冷 装置（K2467）将投入运行，用于将急冷水降温至直接接触式空气冷凝器（E 2416）的入口条件。 向下流动的冷却水还可以除去工艺空气中的水溶性化学杂质。工艺空气冷凝器顶部 的钢丝网可以

6、去除工艺空气中的水雾。 用分子筛进行前期净化用分子筛进行前期净化 空气净化系统由两个周期操作的吸附罐组成（A2626A/B）。经过充填有分子筛的 吸附罐后，空气物流中含有的水分、CO2以及具有潜在危害的碳氢化合物被吸附。 在一台吸附罐对空气进行净化时，可由来自冷箱的废氮气对另一台吸附罐进行再 生。在加热周期中，再生气由蒸汽加热器（E2617）加热，使得分子筛释放出其所 吸附的水和 CO2。在冷却周期中，吸附剂由干燥的废氮气冷却。再生程序结束后， 在将吸附器切换至吸附周期前应对其加压。 经过分子筛系统的部分干燥、洁净空气被作为仪表风。再生周期主要包括： 加热；冷却；加压；减压。 在加热周期中，来

7、自精馏单元、作为废气的再生气在再生气蒸汽加热器 E2617 中 得到加热。蒸汽加热器中通中压蒸汽。在冷却周期中，该加热器被旁路，加热被切 换为关。充分再生的一个重要迹象是在冷却周期中显示的再生峰值温度 TISA 2601/2602。在再生周期结束时，经过再生的吸附器投入使用，另外一台则开始一 个新的再生周期。 再生周期由程序自动控制。 工艺致冷工艺致冷 净化后空气的主要物流进入冷箱。气体在主换热器（E3116）中被冷却至冷气态氧 和氮气流的液化温度。然后该物流被送入压力塔（T3211）的塔釜以便精馏。 经过增压换热器（E3429）的加热，净化后空气的一个分支由一台带多级中间冷却 的涡轮式空气增

8、压压缩机（C1261）得以进一步的压缩。 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 4 页页 共共 17 页页 LINDE AG林德工程部 0100 PMC 1001.001 01 18.01.05 1110 2283 Taiyuan 01 5 of 17 经过空气增压压缩机（C1261）的第一段后，从该气流中分出的一个支路由一台带 有后冷凝器（E3421）的透平驱动增压鼓风机（C3461）得到进一步的压缩。该支 流在增压冷凝器（E3429）和主换热器（E3116）中得以冷却。该支流自主换热器 （E3116）的中间段出来后在膨胀透平机（X3471）中得以膨胀，然后被进

9、料至液 体接收器（D3432）。自该接收器（D3432）出来的气态空气 被进料至压力塔 （T3211）的塔釜段。 余下的空气物流在空气增压压缩机（C1261）的第二段得以进一步的压缩，并在后 冷却器和增压冷却器（E3429）中得以冷却，然后在主换热器（E3116）得以冷 却。在该主换热器中逆流的液态氧气和氮气得以汽化（内部压缩产物）。然后压缩 后的空气由一个带有再生器制动的液体膨胀器（X3473）得到膨胀，进入压力塔 （T3211）的下部。 若该液体膨胀器（X3473）不能工作，则压缩后的空气流将由安装在液体膨胀器 （X3473）旁路上的膨胀阀得到膨胀。 精馏（空气分离）第一部分精馏（空气分离

10、）第一部分 在压力塔（T3211）中，空气被预分离成位于顶部的纯氮气以及位于塔釜的富含氧 气的液体。精馏所需的回流由对在冷凝器/再沸器（E3226, E3216）中与沸腾氧气 进行热交换的气态氮气的冷凝而提供。部分液氮作为压力塔（T3211）的回流，部 分液氮由氮气 IC 泵（P3569A/B）压缩至所需的产品压力，并在主换热器 （E3116）中由增压空气得到加热，然后作为气态氮气产品离开冷箱。余下的液氮 得以过冷，其主要被用作为低压塔（T3212）的回流。 低压塔（T3212）内部发生最终的分离，纯氧气在塔釜，纯氮气在塔顶。 来自低压塔塔釜的液氧在冷凝器/再沸器（E3226, E3216）内

11、汽化，并可作为低压 塔内向上流动的气体。 液氧循环泵（P3366）通过主冷凝器/再沸器的向下流的再沸器段提高 LOX 的循环 速率。 来自低压塔（T3212）塔釜的大部分液态氧由液态氧内部压缩泵（P3568A/B）压 缩至所需的产品压力。压缩后的液体在主换热器（E3116）内与增压空气进行热交 换而汽化并升温，然后以气态氧气产物离开冷箱。 纯的液氧产物（LOX）由低压塔（T3212）的底部排出，经过过冷，被输送至储存 系统。 低压塔顶部的液态氮气可作为液氮产品排出并输送至储存系统。 来自低压塔顶部的气态纯氮气（GAN）在过冷凝器和主换热器中得以升温，然后 经过蒸发冷凝器（E2417），在该冷凝

12、器中，氮气对一个冷却水支流进行急冷。 在需要额外的纯气态氮产品的情形下，可由至蒸发冷凝器的流料中抽出额外的气态 纯氮，然后由氮气压缩机压缩至所需的压力。至蒸发冷凝器的氮气量的减少使得致 冷量降低，从而需要增加致冷单元的功率。 来自低压塔顶部的不纯氮气经由过冷器和主换热器离开冷箱，该氮气用于再生分子 筛吸附器，然后排放至大气中。余下的不纯氮气也被送入蒸发冷凝器（E2417）。 此时，再沸器/冷凝器 E3216 被认为是一个与浴槽式冷凝器 E3221 相结合的降膜或 下流型冷凝器 E3226。该结合在下列方面是可能的。 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 5 页页

13、共共 17 页页 LINDE AG林德工程部 0100 PMC 1001.001 01 18.01.05 1110 2283 Taiyuan 01 6 of 17 由于产出的全部氧气是以液体形式从低压塔的冷凝器中采出的，该液体在 E3116与工艺空气进行热交换而得以蒸发（去除碳氢化合物），故而降膜冷凝 器具有节能的优点、内部压缩工艺具有安全优势 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 6 页页 共共 17 页页 LINDE AG林德工程部 0100 PMC 1001.001 01 18.01.05 1110 2283 Taiyuan 01 7 of 17 氩气的精馏

14、生产氩气的精馏生产 粗氩塔由两段组成，这主要是因为冷箱的高度限制。在该粗氩塔中，通过深冷精馏 的方法除去氧气。来自低压塔（T3212）的富含氩气的部分气体被作为粗氩塔 （T4110/T4111）的进料。 粗氩塔的回流由对不含氧气的粗氩气的冷凝而提供，该不含氧气的粗氩气与来自压 力塔的富氧液体在顶部冷凝器（E4116）中进行热交换。 回流液自次级粗氩塔（T4111）的贮槽被输送至主粗氩塔（T4110）的顶部，该过 程由回流液输送泵（P4566A/B）完成。 将第一粗氩塔（T4110）的液体输送至低压塔（T3212）的操作可由回流液输送泵 （P4565A/B）得以实现。 次级粗氩塔（T4111）顶

15、部产生的不含氧气的部分粗氩气通过冷凝器（E4116）采 出，并被进料至纯氩塔（T4112）中。 在纯氩塔（T4112）中，通过深冷精馏去除其中仍旧含有的氮气。 来自纯氩塔顶部的气体在冷凝器（E4117）中与来自冷凝器（E4116）顶部的富氧 液体进行热交换而得以液化，并为精馏提供回流液。 为了从塔中吹扫掉被去除的氮气，顶部气体中的一部分被放空至大气中。 为了能够维持精馏，来自纯氩塔贮槽的液氩在换热器（E4118）中与富氧液体进行 热交换而汽化，并被进料至塔（T4112）中。 纯的液氩被作为产品从纯氩塔（T4112）中采出，并被输送至液体贮存系统。 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目

16、编号 章节章节 第第 7 页页 共共 17 页页 LINDE AG林德工程部 0100 PMC 1001.001 01 18.01.05 1110 2283 Taiyuan 01 8 of 17 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 8 页页 共共 17 页页 液体贮存和后备系统液体贮存和后备系统 液体产品（LOX/LIN/LAR）将被储存在液体储存罐（D7110/D7310/D7510）中。 为了能有气态氧产品的后备供应，来自贮罐的液氧被泵打至所需的压力并可被储存 在另一个高压贮罐中。可通过一台由蒸汽加热的水浴蒸发器使被加压的液氧得到汽 化，进入氧气管线。 为了

17、能有气态氮产品的后备供应，来自贮罐的液氮被泵打至所需的压力并可被储存 在另一个高压贮罐中。可通过一台由蒸汽加热的水浴蒸发器使被加压的液氮得到汽 化，进入氮气管线。 LIN 的注入 该装置装配有一个 LIN 注入系统。为了缩短冷却周期，来自 LIN 压力罐（D7331） 的 LIN 可被注入低压塔（T3212）中，并可建立塔中的液位，以支持透平的运行。 Linde Engineering Division 0100 PMC 1001.00101 18.08.03 1110 2283 Nanjing 01 9 of 17 Doc. Nr: IssueDate Project Number Chap

18、ter Page of pages Germany Dr-Carl-von-Linde-Strae LINDE AKTIENGESELLSCHAFT 82049 Hllriegelskreuth Checked: Name: Datum: Comm No: Location: Docu.-No.: Piehler 14.08.2002 Edition:03 / 03.09.2002 1110-2283 Nanjing II 0100-P-FD-1003 Zeichnung3 E2617 ATMCondensateSTEAM E3429 C3420 X3471 E3421 D3432 LOX E

19、3226 T3211 E3316 T3212 ATM LAr Seal-Gas E4118 T4111 E4116 T4112 E4119 T4110 LIN P3568 A/B P4565 A/BP4566 A/B C1261/1 C1261/2 ATMMPGAN E3116 HPGOX P3569 A/B P2467 E2416E2417 P2466 H2OH2OAIR C1161 S1146 K2476 A2626 A/B ATM E3221 CLO561 CGN314 I-Air C1761 1 Page : 4.1.1 G 1 P3366 GAN LINDE AG LINDE AG

20、林德工程公司林德工程公司 0100 PMC 1001.001 01 18.08.03 1110 2277 Nanjing 01 10 of 17 1.2 理论原理理论原理 1.2.1 空气的组成空气的组成 除了水分，空气组成的变化范围很窄。干燥空气的最重要组分如下表所列： 介质介质 化学符号化学符号 体积百分数体积百分数% 重量百分数重量百分数% 氮气 N2 78,1 75,5 氧气 O2 20,95 23,1 氩气 Ar 0,93 1,29 二氧化碳 CO2 ca. 0,03 0,05 稀有气体 - 0,002 - 空气的 99.04%由氧气和氮气组成。这些气体的浓度在全世界范围内或多或少大

21、 致相同。这也同样适用于体积百分数为 0.93%的氩气，然而氢气、二氧化碳以 及碳氢化合物的浓度会在一定的范围内波动。空气中水蒸气的含量会有相当程 度的不同；这取决于温度，而温度受限于饱和度以及影响相对湿度的气象和当 地条件。 1.2.2 空气组分的化学性质空气组分的化学性质 在下面的篇幅中列出了与深冷工艺有关的气体的性质 . 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 10 页页 共共 17 页页 LINDE AG 林德工程公司林德工程公司 0100 PMC 1001.001 01 18.08.03 1110 2277 Nanjing 01 11 of 17 介质介质

22、 化学符号化学符号 分子量分子量 熔点熔点 温度温度 蒸汽压力蒸汽压力 溶解潜热溶解潜热 K C Torr kcal/kg 氦 He 4,003 1) - - 0,835 2) 氖 Ne 20,183 24,6 -248,6325 3,98 氩 Ar 39,944 83,8 -189,4516,3 7,03 氪 Kr 83,80 116,0-157,2548 4,67 氙 X 131,3 161,4-111,8612,2 4,18 氢气 H2 3) 2,016 14,0 -259,254 13,9 氮气 N2 28,016 63,2 -210,094,0 6,1 氧气 O2 32,000 54

23、,3 -218,91,2 3,31 氯气 Cl2 70,914 172,5-100,7- 21,6 60,3 -212,9液体 空气 28,96 - - 57,0 -216,2固体 一氧化碳 CO 28,011 68,1 -205,1115,38 7,18 氧化一氮 NO 30,008 109,9-163,317,0 18,3 氢氯酸 HCl 36,465 158,9-114,3103,60 13,07 水(蒸汽) H2O 18,016 273,20,0 4,58 79,76 硫化氢 H2S 34,082 187,7-85,5173,8 16,69 二氧化硫 SO2 64,066 197,7-

24、75,512,56 27,5 二氧化碳 CO2 44,011 216,6-56,65,28 atm 43,2 氨 NH3 17,032 195,5-77,745,6 79,4 亚硝酸 N2O 44,016 182,4-90,8659,17 35,33 甲烷 CH4 16,043 90,7 -182,588 13,97 乙烷 C2H6 30,070 89,9 -183,30,01 22,70 乙烯 C2H4 28,054 103,7-169,50,88 24,9 乙炔 C2H2 26,038 191,7-81,51,29 atm 23,06 丙烷 C3H8 44,097 85,4 -187,8

25、7 . 10-6 19,1 丙烯 C3H6 42,081 87,8 -185,4 2,7 . 10-5 16,7 正丁烷 C4H10 58,124 134,9-138,3- 19,2 异丁烷 C4H10 58,124 113,6-159,6- 18,7 a-丁烯 C4H8 87,8 -185,4- 19,39 b-丁烯 C4H8 56,108 146,2-127,0- - g-丁烯 C4H8 132,9-140,3- 25,33 正戊烷 C5H12 72,151 143,5-129,7- 27,7 苯 C6H6 78,114 278,7 +5,5 36,1 30,4 1) - 点(在饱和蒸汽压

26、时转换He I li. zu He II li.) T = 2,17 K， p = 37,8 托, - Kurve和溶解压力曲线的交会点 (He I li., He II li., He-固体) T = 1,76 K, p = 29,64 atm. 2) 温度为： 2,5 K. 3) Normal-Hydrogen 75 % Ortho-H2, 25 % Para-H2.标准氢气，75%邻位氢、 25%对位氢。 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 11 页页 共共 17 页页 LINDE AG 林德工程公司林德工程公司 0100 PMC 1001.001 01

27、18.08.03 1110 2277 Nanjing 01 12 of 17 液相液相 沸点沸点 (760 Torr 托托) 介质介质 比重比重 温度温度 产生产生 液体 （升） 液体 （升） 比热比热 温度温度 蒸发潜热蒸发潜热 kg/l C 1 Nm3 气体气体 kcal/Nm3 C K C kcal/Nm3 He 0,125 bp. 1,432 0,191 4,2 -268,9 0,875 Ne 1,204 0,748 0,401 27,1 -246,1 18,515 Ar 1,40033 1,273 0,449 87,3 -185,9 69,51 Kr 2,155 -146 1,735

28、 0,478 Sp. 120,0 -153,2 103,06 X 3,52 -102 1,664 0,475 Sp. 165,2 -108,0 134,74 H2 0,0708 bp. 1,270 0,2006 20,4 -252,8 9,6 N2 0,812 -196 1,539 0,616 Sp. 77,4 -195,8 59,6 O2 1,14 -182,5 1,252 0,577 Sp. 90,2 -183,0 72,8 Cl2 1,557 bp. 2,032 - 239,2 -34,0 217,6 Air 0,860 1,502 - 78,7 -194,5 液体 63,42 81,7

29、 -191,5 气体 CO 0,791 1,580 0,665 81,7 -191,5 64,25 NO 1,269 1,055 - 121,2 -152,0 146,78 HCl 1,188 1,369 - 188,1 -85,0 172,4 H2O 1,000 +4 0,8038 0,806 373,2 +100,0 434,2 H2S 0,914 bp. 1,664 0,726 212,8 -60,4 198,84 SO2 1,46 1,958 0,923 263,2 -10,0 265,9 CO2 1,178 -56,6 1,667 0,850 194,7 -78,5 163,0 4)

30、 NH3 0,678 bp. 1,121 0,812 239,8 -33,4 248,97 N2O 1,225 1,603 - 184,5 -88,7 176,5 CH4 0,42 1,704 0,588 111,7 -161,5 86,2 C2H6 0,547 2,453 0,774 184,6 -88,6 155,48 C2H4 0,5699 2,196 9,837 169,3 -103,9 144,06 C2H2 0,5185 -23,5 2,241 - 189,6 -83,6 230 C3H8 0,582 -40 3,380 1,05 Sp. 230,9 -42,3 200,0 C3H

31、6 0,6095 -47 3,080 0,943 (-83 C) 225,5 -47,7 205 n-C4H10 0,6009 bp 4,316 1,417 272,7 -0,5 238,7 i-C4H10 0,5944 4,363 - 261,5 -11,7 226,6 a-C4H8 0,6250 4,005 - 267,1 -6,1 240,5 b-C4H8 0,6298 3,975 - 274,2 +1,0 240,5 g-C4H8 0,600 +15,56 4.172 - 266,3 -6,9 232,0 n-C5H12 0,6263 +20 5,140 1,75 309,3 +36,

32、1 - C6H6 0,8790 +20 3,965 1,631 53,3 +80,1 328,5 4) 位于三相点 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 12 页页 共共 17 页页 LINDE AG 林德工程公司林德工程公司 0100 PMC 1001.001 01 18.08.03 1110 2277 Nanjing 01 13 of 17 临界点临界点 气相气相 温度温度 压力压力 比重比重 比重比重 比热比热 热导性热导性 介质介质 K C kg/cm2 kg/l g real 1) kg/m3 Cp (at 15 C) kcal/Nm3 C (at 0

33、C) kcal/m H C He 5,2 -268,02,335 0,0693 0,1785 0,2232 0,123 Ne 44,5 -228,728,13 0,484 0,8999 0,2234 0,0398 Ar 150,7 -122,549,6 0,531 1,7839 0,2234 0,0140 Kr 209,5 -63,756,0 0,909 3,74 0,2267 0,00763 X 289,8 +16,660,1 1,155 5,89 0,2267 0,00446 H2 33,2 -239,913,4 0,030 0,08987 0,3070 0,150 N2 126,1 -1

34、47,134,6 0,311 1,2505 0,310 0,0206 O2 154,3 -118,951,34 0,43 1,42895 0,3134 0,0210 Cl2 417,2 +144, 0 78,6 0,573 3,22 0,360 0,00684 0,35 max. Air 132,5 -140,738,45 1,2928 0,3112 0,0208 0,31 min. CO 133,0 -140,235,66 0,301 1,2500 0,312 0,0193 NO 179,2 -94,067,2 0,52 1,3402 0,319 0,0200 HCl 324,6 +51,4

35、85,7 0,61 1,6391 0,309 - H2O 647,4 +374, 2 225,7 0,329 0,768 0,360 0,0208 (至 100 C) H2S 373,6 +100, 4 91,937 - 1,5392 0,370 0,0110 SO2 430,4 +157, 2 80,22 0,524 2,9263 0,432 0,00702 CO2 304,2 +31,075,3 0,468 1,9768 0,392 0,0123 NH3 405,6 +132, 4 115,2 0,235 0,7714 0,394 0,0185 N2O 309,7 +36,574,1 0,

36、45 1,978 0,394 0,0130 CH4 190,7 -82,547,12 0,162 0,717 0,377 0,0260 C2H6 305,3 +32,149,8 0,213 1,356 0,545 0,0157 C2H4 282,8 +9,652,6 0,216 1,2605 0,452 0,0145 C2H2 309,2 +36,064,0 0,231 1,1709 0,463 0,0158 C3H8 370,0 +96,843,4 0,226 2,0037 0,861 0,0130 C3H6 365,3 +92,146,6 0,240 1,915 0,697 - n-C4H

37、10 425,2 +152, 0 38,7 0,225 2,703 0,88 0,0116 i-C4H10 406,9 +133, 7 37,7 0,221 2,668 - 0,0120 a-C4H8 417,2 +144, 0 37,5 - b-C4H8 428,2 +155, 0 36,5 - - 0,0905 g-C4H8 417,2 +144, 0 40,00 0,234 n-C5H12 470,4 +197, 2 34,1 0,2323 3,457 - 0,0112 C6H6 561,4 +288, 5 49,5 0,305 - 1,003 0,00754 文件号文件号 版次版次 日

38、期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 13 页页 共共 17 页页 LINDE AG 林德工程公司林德工程公司 0100 PMC 1001.001 01 18.08.03 1110 2277 Nanjing 01 14 of 17 1) 真 = l/v是气体在 0C和 1 个大气压下的实际比重。 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 14 页页 共共 17 页页 LINDE AG 林德工程公司林德工程公司 0100 PMC 1001.001 01 18.08.03 1110 2277 Nanjing 01 15 of 17 水蒸气和二氧化碳拥有与空气不同的性质

39、。这些组分在大气压力下分别在 0C 和-79C 时汽化。如果有这些组分存在，则换热器的细管以及精馏塔内的多孔塔 盘将会被堵塞。 因此在分离空气（精馏）之前必须去除掉这些组分。空气中的危险性杂质为碳 氢化合物。尤其是乙炔会在液态空气和 A.S.U 空分装置（精馏）的液氧馏分中 富集，并可能超过其特定的极限进而导致爆炸。因此必须去除掉碳氢化合物。 液态氧气中乙炔的浓度应不超过 0.1 ppm。 稀有气体是化学性质为非活性的气体（惰性气体）（氦气和氖气除外），它们 不会对空气分离工艺产生影响。因为它们（氦气和氖气）的沸点非常低，这两 种气体在空气分离过程中将始终保持气态。在冷凝器和液化器中形成的氦气

40、气 袋将会包裹住它们的加热表面，对它们的功能产生很大的影响。由于该原因， 在这些点处需要通过调节阀持续地将氦气排放掉。空气中不同组分的沸点不同 使得可通过蒸馏对空气加以分离。 1.2.3 精馏精馏 由本分离工艺可确保得到高纯度的产品，同时还可得到较好的产量。 空气精馏由氧气-氮气的气液相交换组成，液体与上升的O2-N2混合物逆流相 遇。故而精馏塔板（例如，多孔塔盘）主要被用于该类交换。由于氮气的沸点 较低，故而达到平衡时，直接位于液体混合物（液态空气）上方的蒸汽中的N2 浓度比液体中的N2浓度较高。蒸汽和液体馏分分别经过精馏塔盘，力图在接触 时通过交换氧气和氮气来维持平衡：该过程同时还包括热交

41、换（氧气的冷凝， 氮气的汽化）。于是上升中的气体混合物的氮气浓度越来越高，下降液体中的 氧浓度越来越高。 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 15 页页 共共 17 页页 LINDE AG 林德工程公司林德工程公司 0100 PMC 1001.001 01 18.08.03 1110 2277 Nanjing 01 16 of 17 T1 T2 T3 Temp. O 2 % A B CD E vapor liquid 二相混合物中上升的气相馏分与下降的液体馏分相接触时所发生的分离效果可 由下列所述得以理解： 假设上升中的、饱和了液体组分（O2 和 N2）的气态空

42、气在顶部的终端处（例 如，通过冷凝器）被完全液化，然后流回至筛盘且组成未发生变化。根据上 图，A 点处的少量蒸汽比具有相同组成的 B 点处的沸腾液体的温度高。后续的 平衡将导致产生介于温度 T1 和 T2 之间的温度 T3，它们位于同一条垂直线上。 但是在该温度 T3 处，仅是液体 E 中的氧气含量高于 B 处的氧气含量，D 处蒸汽 的氧气含量低于先前的氧气含量，达到平衡。于是，氧气在向下流的液体中富 集，氮气在上升的蒸汽中富集。最终，液体以纯氧气的形式达到冷凝器，同时 主要含有的是氮气的气体在塔顶部逃逸。 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 16 页页 共共 17 页页 LINDE AG 林德工程公司林德工程公司 0100 PMC 1001.001 01 18.08.03 1110 2277 Nanjing 01 17 of 17 沸腾的氧气氮气混合物的平衡图沸腾的氧气氮气混合物的平衡图 1kg / cm = 0,0980665 Mpa 文件号文件号 版次版次 日期日期 项目编号项目编号 章节章节 第第 17 页页 共共 17 页页