第二章、深冷液化技术的空气分离

时间：2025-07-15

煤化工生产技术

空气深冷液化分离

主讲人：张国伟

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克拉玛依职业技术学院Karamay Vocational &Technical College

内容概要 1、概述 2、空气的净化 3、空气的液化 4、空气的分离 5、空分流程 6、空分深冷分离的操作控制

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1空分发展的历史 2空气分离的基本过程；

概

一、概述3

3 空分装置类型

4 氮气氧气的应用

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1、空气分离的主要目的是什么？

2、空气分离的主要产品有哪些？

3、空气分离的产品有哪些应用？

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1 空分发展的历史

世界上最早使用空气液化分离技术的国家是德国。德国Linde公司早在1891年就开始在实验室进行空气液化研究工作，几年之后，就建起了低温设备制造车间，1903年制造出世界上第一套空分装置，生产能力为10m3/h氧气，由于当时生产能力的限制，30年代前所生产的氧气仅用于气割、气焊等行业。

50年代后，由于空分装置逐渐的增加并趋于中型化，炼钢和化肥工业技术的迅速发展，使空分设备迅速大型化，促使空气分离设备制造业的发展。空分工艺经过近百年的不断发展，现在已步入大型全低压流程。到目前为止，世界上投产的空分设备最大制氧能力为12.25万m3(标)/h。

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2 空气分离的基本流程2、1空气分离的基本原理及方法空分的含义：简单说就是利用物理或者化学方法将将空气混合物各组进行分开，获得高纯氧气和高纯氮气以及一些稀有气体的过程。空分分离的方法和原理：空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在，均匀地混合在一起，通常要将它们分离出来比较困难，目前工业上主要有3种实现空气分离方法。 1)深冷法(也称低温法):先将混合物空气通过压缩、膨胀和降温，直至空气液化，然后利用氧、氮汽化温度(沸点)的不同 (在标准大气压下，氧的沸点为﹣183℃;氮的沸点为﹣19 6 ℃,沸点低的氮相对于氧要容易汽化这个特性，在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触，低沸点组分氮较多的蒸发，高沸点组分氧较多的冷凝的原理，使上升蒸气氮含量不断提高，下流液体中的氧含量不断增大，从而实现氧、氮的分离。要将空气液化，需将空气冷却到﹣173 ℃以下的温度，这种制冷叫深度冷冻(深冷);而

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2、1空气分离的基本原理及方法利用沸点差将液态空气分离为氧、氮、氩的过程称之为精馏过程。深冷与精馏的组合是目前工业上应用最广泛的空气分离方法； 2)吸附法：利用多孔性物质分子筛对不同的气体分子具有选择性咐附的特点，对气体分子不同组分有选择性的进行吸附，达

到单高纯度的产品。吸附法分离空气流程简章，操作方便运行成本较低，但不能获得高纯度的的双高产品。 3)膜分离法：利用一些有机聚合膜的潜在选择性，当空气通过薄膜或中空纤维膜时，氧气穿过膜的速度比氮快的多的特点，实现氧、氮的分离。这种分离方法得到的产品纯度不高，规模也较小，目前只适用于生产富氧产品。

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2.2空气的组成

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2.2空气的组成氧、氮、氩和其他物质一样，具有气、液和固三态。在常温常压下它们呈气态。在标准大气压下，氧被冷凝至-183℃,氮被冷凝至-196℃,氩被冷凝至-186℃即会变为液态，氧和氮的沸点相差13 ℃,氩和氮的沸点相差10 ℃,空气的分离就是充分利用其沸点的不同来将其进行分离。空气中除氧、氮和氩外，还有氖、氦、氪、氙等稀有气体，这些稀有气体广泛应用在国防、科研及工业上，稀有气体的提取也直接关系到空分装臵氧气的提取率和生产运行能耗。目前大型的空分装臵都普遍带无氢制氩工艺。

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2.3空气分离的基本过程

从原理上划分空气分离包括下列过程：1空气的过滤和压缩 2空气中水分和二氧化碳等杂质的去除 3空气冷却和液化 4冷量的制取

5精馏6危险杂质的去除

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2.3空气分离的基本过程

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2.3空气分离的基本过程

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3、空分装置类型

跟据冷冻循环压力的大小,空分装置分为高压(7~20MPa)、中压(1.5~2.5MPa)和低压(小于1MPa)三种基本类型。

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