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空分基础知识问答

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1. 空气分离有哪几种方法?

    答:现在工业生产中采用的空气分离方法有三种:
    (1)
深度冷冻法: 先将空气液化,然后利用氧、氮沸点的差异,在一定的设备中(精馏塔),通过精馏过程,使氧、氮分离,此法在大型空分装置中*为经济。并能生产纯度很高的氧氮产品。
     (2)
变压吸附法:变压吸附法制氧或氮是在常温下进行的。其机理有二条:一是利用沸石分子筛对氮的吸附亲和力高于氧的吸附亲和力,以此分离氧和氮;二是利用氧在分子筛微孔中的扩散速度大于氮的扩散速度。在远离平衡条件下分离氧、氮。目前,采用变压吸附法制取氧或氮的装置,其容量和产品的纯度都受到一定的限制。例如用该法制氧的装置,容量一般还不能超过4000Nm3H,纯度超不过95%;制氮的装置,容量一般在2000Nm3H以下,纯度低于99.5%。
     (3)
膜分离法:
     
利用高分子聚合薄膜的渗透选择性,将空气中的氧、氮组分分离的方法称为膜分离法.用该法生产氧或氮的装置,容量和纯度也都有一定的局限,一般主要用来生产800Nm3h以下,,纯度低于995%的氮气产品。
2
.氧气有什么用途?
    
答:氧气是地球上一切生命有机体赖以生存的物质,它的化学性质非常活泼,很容易与其他物质化合生成氧化物。利用这一物质,氧在冶金、化工、国防工业等部门都得到广泛的应用。在甲醇合成的生产中,氧气与煤浆进行部分氧化反应,可生产出有效的原料气:氢气、一氧化碳。
3
.氮有什么用途?
    
答:(1) 氮的分子结构十分稳定,通常很难同其它物质发生化学反应,表现出很大的惰性,所以工业上常用它来作为保护气。
(2) 
充氮气贮藏水果、蔬菜是一种先进的贮藏保鲜方法,它使水果、蔬菜在高氮低氧的环境中减缓新陈代谢,并进入冬眠状态,抑制后熟,从而长期保鲜。
(3) “
真空充氮,贮藏大米及其它粮食,可使粮食不蛀虫、不发热、不霉变。
(4)  
氮是植物生长的重要养分之一,空气中的氮很难被:随物直接吸收,人们一般通过生产合成氨,然后以氨为原料,生产备种能够被植物吸收的氮肥,如尿素。
4
.氩气有什么用途?
    
答:氩是一种惰性元素,在空气中的容积百分率为093%。其用途广泛,例如:氩气常作为保护气体用于铝、铝合金、不锈钢的焊接;用于半导体材料和稀有金属的精炼;用于制造点弧灯;用氩一氧炼钢法可以获得超低碳不锈钢等等。   
5
.空气中有哪些杂质?为什么要**?
    
答:空气中含有少量的水蒸汽、二氧化碳、乙炔和碳氢化合物及少许灰尘等杂质。如果让这些杂质进入空分装置,将是十分危险的,固体杂质会磨损器件,尤其威胁高速旋转设备的安全运行,带入换热器还会污染传热表面,降低换热效果;水蒸汽和CO2等在低温条件下会相继冻结析出,从而堵塞气体通道及塔板筛孔;乙炔和碳氢化台物在精馏塔中积聚过量,易引发爆炸。所以,为提高装置运行的安全性、可靠性和经济性,必须净化空气。  
6
.本装置中是如何**空气中的杂质?  
    
答:空气中的杂质有固体和气体杂质二种,固体杂质包括粉尘、机械颗粒等,固体杂质的**是在空压机前的自洁式空气过滤器K7600中**的。气体杂质包括:H2OCO2CmHn等烃类化合物等,本装置采用前置吸附器来净化这些气体杂质,在AC711101后设置分子筛吸附器MS711201/MS711202MS711201/MS711202采用了由铝胶(Al2O3)和分子筛(13X)组成的双层卧式吸附器,先用铝胶吸附水份,分子筛主要承担C02CmHn等的吸附。
7
.水冷却塔(AC710002)中污氮是怎样把水冷却的
答:我厂二期的氮水冷却塔是填料式冷却塔。常温的循环水从塔的顶部喷淋向下流动,从换热器出来的污氮气(温度约15度左右)自下而上流动,二者直接接触既传质又传热,是一个比较复杂的过程,一方面由于水的温度高于污氮的温度,就有热量直接从水传给污氮,使水得到冷却。另一方面,由于污氮是干燥的气体,所以水的分子能不断蒸发扩散到污氮中去,而水蒸发需要吸收汽化潜热,从水中不断带走热量,使得水的温度不断降低,污氮吸湿是使水降温的主要原因。知道这一点后,就能理解为什么有时冷却水的出口温度比污氮的进口温度还低。   
8.
为什么空气经过冷却塔后水份含量减少?
答:在某一压力下,饱和湿空气中的含水量随着温度的降低而减少。空气经空压机压缩后:进入到空气水冷塔的工艺空气压力在0545MPa(表压)左右其水份含量达到饱和状态。在流经空气冷却塔时温度不断降低。随着温度的降低.饱和水份含量在减少,即有一部分水份自空气中析出。这部分水蒸气凝结成水,同时放出冷凝潜热。
9
.什么叫吸附剂?对吸附剂有什么要求?   
    
答:作为吸附用的多孔性固体叫吸附剂,对于吸附剂的主要要求有:
    (1) 
吸附剂必须是多孔物质。因为吸附只是在固体表面进行,孔隙越多,表面积越大,吸附能力越强。
    (2) 
吸附剂必须是选择性吸附,即吸附要具有选择性。不能吸附混合物中全部组分,只吸附要从混合物中**的杂质。
    (3) 
吸附剂容量要大,即每公斤吸附剂所吸附的物质量要大。如果吸附容量小,吸附剂用量就大。    
    (4) 
要具有一定的强度、耐压耐磨、不易破碎。
    (5) 
容易再生。  
    (6) 
价格便宜。
能满足上述条件要求,比较好的吸附剂就是常用的硅胶、铝胶和分子筛。
10.  
吸附容量与哪些因素有关?  
    
答:影响吸附容量的因素较多;主要有:   
    (1) 
与吸附过程的温度及被吸组分的分压有关;在被吸组分的分压相同的情况下(或者说浓度下).吸附容量随着温度的升高而减小;而在相同温度下,吸附容量随着被吸组分分压(或浓度)的增大而增大,但是有个极限,当分压增到一定程度后,吸附容量基本上与分压无关。    
    (2) 
与气体(或液体)的流速有关。流速越高,吸附效果越差,原因是被吸物质与吸附剂接触时间短,流速低时,吸附效果要好些。
    (3)
与吸附剂的再生完善程度有关:再生解吸越彻底,吸附容量就越大,反之越小。    
    (4)
与吸附剂厚度有关:吸附剂层厚度越大,被吸物质与吸附剂接触时间越长,容量越大   
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