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贵州工业制氧原来是这样!

发表时间:2023-03-23 访问量:12591

工业制氧是指制造大量氧气,大致可分为以下几种方法。

1、空气冷冻分离法

空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同,从空气中制备氧气称空气分离法。

中国于1953年开始制造每小时生产30m3的制氧装置,1958年制造了每小时生产3350m3的制氧成套设备,1970年设计了板翅式换热器的大型全低压空分装置,每小时制氧能力为10000m3。深度冷冻法分为两步,先行制冷,再加之精馏即可得到不同的气体产品。

为了使空气液化,可采用不同的深度冷冻循环装置,主要以林德循环和克劳德循环为基础。前者是通过节流膨胀制冷;后者除仍有节流膨胀外,还有一部分气体在膨胀机中作等熵膨胀。气体进行等熵膨胀时,温度的降低要比节流膨胀大,而且能回收一部分压缩功,所以比节流膨胀经济。其他各种改进的深度冷冻循环,有双压节流循环、带氨预冷节流循环、逐级重叠循环等。 

在深度冷冻法的各种循环中,典型的流程是先使空气在过滤器中滤去尘埃等杂质进入压缩机,再经分子筛净化器除去空气中在低温下易凝固气体,如水蒸气和二氧化碳等,已净化的空气在换热器中由产品氮气和氧气降温。出换热器后,空气分成两路:一路经第二换热器继续冷却后,再经节流阀降压;另一路经膨胀机降压。两路膨胀后的空气温度均降至103K左右,进入双级精馏塔的下塔底部。

2、精馏

在深度冷冻法中,主要的分离过程是在双级精馏塔中进行的。该塔由上、下两塔和塔间的冷凝蒸发器组成。进入下塔底部的空气在该处的温度和压力条件下,已部分液化。由于液氮沸点比液氧沸点低,因而下塔底部的液化气体是富氧液态空气,含氧量一般为30%~40%。下塔操作压力应高于上塔才能使下塔顶部氮的冷凝温度高于上塔底部液态氧的沸腾温度。从而使冷凝蒸发器内热量由管内传向管间,并具有一定的传热温差。冷凝蒸发器同时起到了下塔塔顶冷凝和上塔塔底加热的作用。空气在下塔由下而上经过多层塔板精馏,使易挥发组分氮的浓度逐渐提高,并在冷凝蒸发器管内冷凝成液氮。一部分液氮在下塔作回流液;一部分收集于液氮槽,经减压后作为上塔塔顶回流液。下塔底部的富氧液态空气,经节流阀进入上塔中部,与冷凝蒸发器蒸发出来的气体逆流接触。由此使下流液体中的含氧量由上至下不断增加,最后积聚在冷凝蒸发器管间,含氧量可达99%以上,并不断在此蒸发出产品氧而引出塔外。上塔塔顶引出的则是产品氮,浓度亦可达98%以上。出精馏塔的产品氧和产品氮的温度都很低,可通过换热器使输入空气降温。

首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却,使之成为液态空气。然后,利用氧和氮的沸点的不同,在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝,将氧气和氮气分离开来,得到纯氧(可以达到99.6%的纯度)和纯氮(可以达到99.9%的纯度)。如果增加一些附加装置,还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由空气分离装置产出的氧气,经过压缩机的压缩,最后将压缩氧气装入高压钢瓶贮存,或通过管道直接输送到工厂、车间使用。使用这种方法生产氧气,虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术,但是产量高,每小时可以产出数干、万立方米的氧气,而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气,所以从1903年研制出台深冷空分制氧机以来,这种制氧方法一直得到最广泛的应用。

3、分子筛制氧法(吸附法)

分子筛吸附制氧机是利用分子筛的变压吸附特性,以空气为原料,以沸石分子筛为吸附剂,在常温低压条件下,向一个装有分子筛的密闭装备内注入空气,使容器内压力升高。分子筛随着周围环境的压力升高,会大量的吸附空气中的氮气,空气中的氧气则仍然以气体形式存在,并经一定的管道收集起来,这个过程称为“吸附”。当容器内的氮气被吸附到一定程度时候,对容器进行排气减压,分子筛随着周围环境压力的下降,吸附氮气的能力下降,氮气在分子筛内部释放,作为废气排除,这个过程称为“解吸”。为保持氧气持续稳定的输出,采用多个分子筛容器,通过控制,使得一个容器处于吸附过程时,一个容器处于解吸过程,反之亦然。

变压吸附制氧正是利用沸石分子筛的选择吸附特性,采用加压吸附,减压解吸的循环周期,使压缩空气交替进入吸附塔来实现空气分离,从而连续产出高纯度的产品氧气,并将收集到得氧气进行处理后供后续使用。 贵州工业氧气

利用氮分子大于氧分子的特性,使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。首先,用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中,空气中的氮分子即被分子筛所吸附,氧气进入吸附器内,当吸附器内氧气达到一定量(压力达到一定程度)时,即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间,分子筛吸附的氮逐渐增多,吸附能力减弱,产出的氧气纯度下降,需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮,然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法。最近,利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来,便于家庭使用。



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