空分基本常识与概念（一）

空分之家 空分之家每天发布最新空分招聘信息、空分项目动态、空分技术知识、事故案例等。空分之家是中国空分网旗下空分人交流平台，服务气体分离从业者，始创于2010年。7篇原创内容公众号1、空气分离有哪几种方法？答：空气中的主要成分是氧和氮，它们分别以分子状态存在。分子是保持它原有性质的最小颗粒，直径的数量级在10-8cm，而分子的数目非常多，并且不停地在做无规则运动，因此，空气中的氧、氮等分子是均匀的相互掺混在一起的，要将它们分离开是教困难的。目前主要有3种分离方法。（1）低温法：先将空气通过压缩、膨胀降温、直至空气液化，再利用氧、氮的气化温度（沸点）不同（在大气压力下，氧的沸点为90K，氮的沸点为77K），沸点低的氮相对于氧要容易气化这个特性，在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体相互接触，液体中的氮较多地蒸发，气体中的氧较多地冷凝。使上升蒸气中的含氮量不断提高，下流液体中的含氧量不断增大，以此实现将空气分离。要将空气液化，需将空气冷却到100K以下的温度，这种制冷叫深度冷冻，而利用沸点差将液空分离的过程叫精馏过程。低温法实现空气分离是深冷与精馏的组合，是目前应用最为广泛的空气分离方法。（2）吸附法：它是让空气通过充填有多孔性物质—分子筛的吸附塔，利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点，有的分子筛（如5A,13X等）对氮气具有较强的吸附性能，让氧分子通过，因而可得到纯度较高的氧气，有的分子筛（碳分子筛等）对氧具有较强的吸附性能，让氮分子通过，因而可得到纯度较高的氮气。由于吸附剂的吸附容量有限，当吸附某种分子达到饱和时，就没有继续吸附的能力，需要将被吸附的物质驱赶掉，才能恢复吸附的能力，这一过程叫“再生”。因此，为了保证连续供气，需要有两个以上的吸附塔交替使用。再生的方法可采用加热提高温度的方法（TSA），或降低压力的方法（PSA）。这种方法流程简单，操作方便，运行成本较低，但要获得高纯度的产品较为困难，产品氧纯度在93%左右。并且，它只适宜于容量不太大（小于4000m3/h）的分离装置。（3）膜分离法：它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性，当空气通过薄膜（0.1um）或中空纤维膜时，氧气的穿透过薄膜的速度约为氮的4～5倍，从而实现氧、氮的分离，这种方法装置简单，操作方便，启动快，投资少，但富氧浓度一般适宜在28～35%，规模也只宜中、小型，所以只适用于富氧燃烧和医疗保健等方面。目前在玻璃窑炉中已得到实际应用。2、制氧机（空分设备）有哪几种类型？答：制氧机又叫空气分离设备（简称空分设备），它的种类很多，根据不同的分类方法，有许多不同的类型。按产品的状态不同，可分为产气氧、产液氧、既产气氧又产液氧的制氧机。按产品种类不同，可分为单纯生产高纯氧的单高产品装置；同时生产高纯氧和高纯氮的双高产品装置；带氩制氧机（氧、氮、氩）及全提取（氧、氮、氩及其他稀有气体）装置。依照产量不同，分为小型制氧机（产量小于1000 m/h）、中型制氧机（产量1000～10000m/h）、大型制氧机（产量大于10000 m/h）。按操作压力不同，可分为高压装置（操作压力在10～20Mpa）、中压装置（操作压力为1.0～5.0Mpa）、全低压装置（操作压力0.5～0.6Mpa）。按换热器类型不同，又可分为板式、管式、管板式装置。

空分 空分之家-空分行业从业者经典交流社区，助力中国气体分离设备行业腾飞！6篇原创内容公众号3、空分设备的型号表示什么意思？答：以某单位空分为例，空分装置的型号是KDONAr-48000/45500/1600,分别表示空分、低压、氧气产品、氮气产品、氩气产品，各产品生产能力分别是48000Nm3/h，45500Nm3/h，1600Nm3/h，体积均为标准状态下（0℃，0.101325MPa）的体积。4、氧气站对周围的空气有什么要求？答：为了保证氧气生产的安全，对空压机吸风口处空气中烃类的可燃杂质有一定限制，液化空气公司要求空气质量达到以下要求：杂质成分化学式连续最大体积含量单位一氧化碳CO5ppm二氧化碳CO2550ppm甲烷CH43.5ppm乙炔C2H21ppm氮氧化合物NOX100mg/m3碳氢化合物（除乙炔）CnHm8ppm氨NH30.2mg/m3硫化氢H2S0.01mg/m3二氧化硫SO2237mg/m3TST（总悬浮物含量）100mg/Nm35、什么叫氧气放散率，如何计算？答：氧气放散率是指制氧机生产的氧（气态与液态）产品中有多少未被利用而放空的比例。放散率ψfs可按扣除利用的部分来计算。即：ψfs=1-(V’qo+V’yo+V’c)/(Vqo+Vyo)式中Vqo、Vyo --生产的气氧和液氧总量；V’qo、V’yo --送出的气氧和液氧总量；V’c --储存的产品增量。氧气放散率是反映设备配套适应能力和生产组织水平的重要指标。氧气放散率越高，能源浪费越大，综合运行经济效益越差，所以必须通过各种手段降低氧气放散率。6、什么叫氧的提取率？答：在采用空气分离法制取氧气时，总是希望将加工空气中的氧尽可能多地作为产品分离出来。为了评价分离的完善程度，引入氧提取率这一概念。氧提取率一产品氧中的总氧量与进塔加工空气中的总氧量之比来表示。即ψ=VO2×YO2/(Vk×yk)式中ψ—氧的提取率：VO2、Vk—氧气产量和加工空气量，m3/h：YO2、yk—产品氧和空气中所含氧的体积分数。从上式可以看出：对于一定的地点，空气中的含氧量基本不变。当进塔空气量和产品氧纯度一定时，氧提取率的高低取决于氧产量的多少。而氧产量的多少，对于全低压制氧机在进气量一定的条件下，主要决定于污氮中含氧的高低。而以3200m3/h空分装置为例，当进塔空气为18100m3/h，污氮气量为加工空气量的60.2%，污氮中氧的体积分数为5.5%时，氧产量是3200m3/h，氧纯度是99.6%。由此可以算出，此时氧提取率为ψ=3200×99.6/（18100×20.9）=0.842，即84.2%同时可以算出随污氮跑掉的氧气量为：18100（m3/h）×60.2%×5.5%=599.2m3/h。如果污氮中含氧增加至7.5%，则随污氮跑掉的氧气量为：18100（m3/h）×60.2%×7.5%=817.2m3/h由此可见，氧气产量将减少（817.2—599.2）m3/h=218m3/h，即氧产量为（3200—218）m3/h=2982m3/h。此时氧提取率为ψ=2982×99.6/（18100×20.9）=0.718=71.8%。所以，应该努力降低污氮中氧含量，这样可以多产氧，提高氧的提取率。全低压的精馏塔的氧提取率以前只有80%～85%，现在已经提高到90%～95%，最先进的甚至可达99%左右。