KDO-80型空氣分離設(shè)備是一套從空氣中同時(shí)提取氧氣空分設(shè)備，是一種全低壓帶有透平膨脹機(jī)的新工藝流程。
|
名稱(chēng) |
化學(xué)符號(hào) |
體積百分比 |
重量百分比 |
|
氧 |
O2 |
20.95 |
23.1 |
|
氮 |
N2 |
78.09 |
75.5 |
|
氬 |
Ar |
0.932 |
1.29 |
|
氦 |
He |
0.00046 |
0.00006 |
|
氖 |
Ne |
0.0016 |
0.0011 |
|
氪 |
Kr |
0.00011 |
0.00032 |
空氣中的氧、氮及氬等各組分的物理特性見(jiàn)下表：
|
名稱(chēng) |
化學(xué)符號(hào) |
標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下液化溫度（℃） |
標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下固化溫度（℃） |
氣體密度（kg/m3） |
液體密度（kg/L） |
臨界溫度(℃) |
臨界壓力(MPa . A)
|
|
氮 |
N2 |
-195.8 |
-209.9 |
1.25 |
0.81 |
-147 |
3.382 |
|
氧 |
O2 |
-183.0 |
-218.4 |
1.43 |
1. 14 |
-119 |
5.03 |
|
氬 |
Ar |
-185.7 |
-189.2 |
1.782 |
1.4 |
-122 |
4.862 |
|
氦 |
He |
-268.9 |
-271.4 |
0.18 |
0.125 |
-267.7 |
0.229 |
|
氖 |
Ne |
-248.6 |
-248.6 |
0.9 |
1.204 |
-228.7 |
2.71 |
|
氪 |
Kr |
-153.2 |
-157.2 |
3.71 |
2.155 |
-63.7 |
5.19 |
|
氙 |
Xe |
-109.1 |
-140.0 |
5.85 |
3.06 |
16.6 |
5.892 |
流程簡(jiǎn)述：壓縮空氣經(jīng)過(guò)純化的進(jìn)塔空氣在主熱交換器中與返流氣體換熱，被逐漸冷卻為飽和空氣，并有少量液化，然后進(jìn)入下塔進(jìn)行精餾。精餾就是利用氧、氮沸點(diǎn)不同在分餾塔內(nèi)進(jìn)行多次部分蒸發(fā)和部分冷凝獲得純氧、純氮的過(guò)程。下分餾塔的作用是制取液空和液氮。主冷凝蒸發(fā)器的作用是使低壓下不同壓力的液氧蒸發(fā)和氣氮冷凝，上分餾塔的作用是獲得產(chǎn)品氧氣和氮?dú)狻?
設(shè)備采用深度冷凍分離原理，選擇分子篩常溫吸附、返流膨脹制冷制氧制氮流程。原料空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器，除去其中的塵埃及其它機(jī)械雜質(zhì)后，進(jìn)入螺桿空氣壓縮機(jī)壓至1.2MPa，壓縮空氣經(jīng)風(fēng)冷卻器，進(jìn)入空氣預(yù)冷機(jī)組冷卻到5～8℃，在水分離器除去水分，而后進(jìn)入分子篩純化器，清除其中的水分、CO2及乙炔等碳?xì)浠衔?。純化器由兩只吸附器組成；一只工作，另一只再生（系自動(dòng)切換）。再生氣為出冷箱的污氮，用膨脹機(jī)制動(dòng)風(fēng)機(jī)增壓，在電加熱器進(jìn)行加熱。純化器的切換周期為8hr。
空氣出純化器的溫度，由于分子篩的吸附熱使其溫度上升。純化后的空氣進(jìn)入冷箱，在主換熱器中與返流的污氮、氮?dú)?、氧氣換熱，被冷卻到液化溫度，其中有少量空氣被液化。然后進(jìn)入下塔底部，空氣經(jīng)篩孔塔板逐塊上升，與從塔頂冷凝器的回流液氮進(jìn)行熱質(zhì)交換，結(jié)果在塔底得到液空，塔頂?shù)玫降母呒兊獨(dú)狻?
液空經(jīng)過(guò)過(guò)冷器過(guò)冷并節(jié)流后進(jìn)入上塔中部作精餾塔的回流液。而塔頂?shù)牡獨(dú)獬糠肿鳟a(chǎn)品抽出外，其余全冷凝為液氮，大部分作精餾的回流液，少量作為液體產(chǎn)品抽出，經(jīng)貯液器排出冷箱。產(chǎn)品氮?dú)饨?jīng)主換熱器與空氣換熱至常溫后，作為產(chǎn)品輸出給用戶(hù)。
在冷凝蒸發(fā)器中液氧被蒸發(fā)成氧氣，大部分作為上塔的上升蒸氣，與從塔頂落下的液空經(jīng)逐塊篩孔塔板精餾后，頂部變成污氮?dú)?，底部為純氧。產(chǎn)品氧氣從冷凝蒸發(fā)器的底部抽出液氧，經(jīng)液氧泵增壓后進(jìn)入氧換熱器與空氣換熱，復(fù)熱至常溫后去灌充器充瓶。若需要少量液氧產(chǎn)品時(shí)，可從冷凝蒸發(fā)器底部直接抽出。
本設(shè)備是以長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行、節(jié)能、操作維修簡(jiǎn)單方便為設(shè)計(jì)原則。有以下優(yōu)點(diǎn)：
* 氧氣純度高并且非常穩(wěn)定
* 該流程是新開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，我公司能夠成熟的運(yùn)用該技術(shù)。
* 安全性好 --外壓縮流程采用氧氣在常溫下以氣體形式壓縮，內(nèi)壓縮流程采用液氧在低溫下以液體形式壓縮，內(nèi)壓縮流程的安全性能更高
* 啟動(dòng)時(shí)間短，用戶(hù)可根據(jù)自身實(shí)際需要中途停車(chē)，加溫后從膨脹機(jī)啟動(dòng)到合格產(chǎn)品產(chǎn)出時(shí)間在12小時(shí)以?xún)?nèi)。
*配套機(jī)組少，不采用氧氣、氮?dú)鈨?chǔ)氣囊及氧氣、氮?dú)鈮嚎s機(jī)，占地面積大大減小。
設(shè)備用途：氧在常溫、常壓下是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒的氣體。氧在空氣中的含量為20. 95%（體積），在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.429kg/ m3,比空氣略重。氧的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)沸點(diǎn)為90.2k。液氧是天藍(lán)色、易于流動(dòng)的液體。氧與一定比例的可燃性氣體（如乙炔、氫等）混合，能形成爆炸性混合物；氧還具有強(qiáng)烈的助燃作用。氧的濃度越高，燃燒也就越劇烈。如遇加壓氧氣和液氧，則情況更為加劇。液氧冷到54.8k，變成雪狀的固體氧。
氧的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，故可用作助燃?xì)怏w。例如：在冶金工業(yè)中，常用于煉鋼、煉鐵、燃燒、焊接、切割及醫(yī)療用途，液氧作為發(fā)射火箭燃料等。
氮在常溫、常壓下是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒的惰性氣體。在空氣中的含量為78.09%（體積）。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.251kg/m3，比空氣略輕。氮的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)沸點(diǎn)為77 .4k，液氮是無(wú)色、透明、易于流動(dòng)的液體，既不爆炸，也無(wú)毒性，液氮冷到63.3k，變成雪狀的固體氮。
氮的化學(xué)性質(zhì)不活潑；故可用作保護(hù)氣體。例如：在冶金工業(yè)中氮?dú)庥糜谲堜摶鼗?、熱處理、連鑄及浮法玻璃的生產(chǎn)等等；在電子工業(yè)中用作電子管及燈泡的填充氣體；在石油工業(yè)中氮注入地下增加產(chǎn)油，氮還可以用于煤礦滅火等等。
氮在高溫、高壓下又能直接與氧和氫化合，成為化肥工業(yè)主要原料。
氮又是一種極好的冷凍劑。例如：在醫(yī)學(xué)和畜牧業(yè)用液氮保存和運(yùn)輸血漿、牲畜精液；在食品工業(yè)中還可以用液氮來(lái)速凍食品，液氮還可以破粹廢橡膠、塑料及滅火等等。
總之，氧和氮在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著極其廣泛的用途。
