空分基本常识
空分基本常识大爆炸理论
1、空⽓分离有哪⼏种⽅法了？
答：空⽓中的主要成分是氧和氮，它们分别以分⼦状态存在。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）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.是⼀种⼴泛的空⽓分离⽅法
(2)吸附法
它是让空⽓通过充填有某种多孔性物质⼀分于筛的吸附塔，利⽤分⼦筛对不同的分
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⼦具有选择性吸附的特点，让氧分⼦通过，因⽽可得到纯度较⾼的氧⽓; 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因难，产品氧纯度在9 3 %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. lµm)或中空纤维膜时，氧⽓的穿透过薄膜的速度约为氮的4⼀5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，但浓度低。
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)，根据不同的分类⽅法，有许多不同的类型：按产品纯度不同，可分为⽣产⽓纯度在99.2％以上的⾼纯氧的装置;⽣产氧纯度为95％左右的低纯氧(也叫⼯艺氧)的装置;⽣产纯度低于35%的富氧(也叫液化空⽓)的装置。
根据产品种类不同，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；附带提取稀有⽓体的提氩装置或全提取装置。
根据产品的形态，可分为⽣产⽓态产品的装置:⽣产液态产品的装置和同时⽣产⽓态、液态产品的装置。
按产品的数量不同，可分为800m3/h以下的⼩型设备;1000----6000m3/h的中型设备;
10000rn3/h以上的⼤型设备。
按分离⽅法不同，可分为低温精馏法；分⼦筛吸附法和薄膜渗透法。
按⼯作压⼒⾼低，可分为压⼒在10. 0 --- 20.0MPa的⾼压装置;⼯作压⼒为1. 0 ---5.0MPa 的中压装置；压⼒为0. 5--0. 6MPa的全低压装置。
3、空分设备的型号表⽰什么意思?
答：标准状态下(0℃, 0. 101325MPa )的体积；最后为变型设计号.
分馏塔的型号:FON-6000/I3000表⽰;F⼀分馏塔:O N-氧氮产品; 6000-氧产量，m3/h;13000-氮产量,m3/h.。液化设备的型
号:YPON- 200/300表⽰Y-液化装置;P⼀膨胀机;ON-氧氮产品;200-液氧产量L/h;300⼀液氮产量L/h。
4、氧⽓有什么⽤途?
答:⑴钢铁企业最⼤的氧⽓⽤户是转炉炼钢车间，利⽤吹⼊⾼纯氧⽓，使铁中碳及磷、硫、
硅等杂质氧化，氧化产⽣的热量⾜以维持炼钢过程所需的温度。纯氧（＞99.2%）吹炼⼤⼤缩短了冶炼时间，井且提⾼了钢的质量。
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5、⽣产中对氧⽓的数量和质量有什么要求?
答⑴转炉炼钢.要求⾼纯度的氧⽓，含氧⼤于99.5%同时，对压⼒也有⼀定要求，⼯作压⼒⼤于上1.3MPa。冶炼吨钢的氧⽓消耗鳌在50~60m3/t。
⑵⾼炉富氧⿎风。提⾼⾼炉⿎风中的含氧，可以增加煤粉的喷吹量，提⾼⽣铁产最。当吨铁喷煤量达200kg/t时，要求⿎风含氧量在25~29%。⿎风中含氧量提⾼1%，⽣铁产量增加3%，每吨铁的喷煤量可增加13kg.⽬前，富氧含量⼀般为23%~25%，最⾼达27%。
⾼炉⿎风量很⼤，每吨铁需12000m3的空⽓，虽然富氧程度不⾼，氧⽓的消耗量也是相当⼤的。含氧提⾼1%，对每吨铁约需16⼀18m3/t的氧⽓。虽然炼铁对氧⽓纯度没有什么特殊要求，但是，如果专门为炼铁配置单独的制氧系统。与炼钢⽤氧不能相互调配，所以⼀般仍由⾼纯氧系统供氧。氧⽓⼀般从⿎风机进⼝吸⼊，所以对氧⽓压⼒没有要求。
6、我国对氧⽓产品质量有何规定?
答：在LB3863--83中对⼯业⽤氧的产品质址作了具体规定。根据产品中⽔分的含量分为两类，产品氧纯度⼜分为两级.如表1所⽰。
表1⼯业氧技术要求
指标名称
I类氧含量〔体积分数)/%〕≥99.5 露点/℃《-43
Ⅱ类I级氧含量〔体积分数)/%〕≥99.5 每瓶游离⽔/mL(≤) 100
Ⅱ类Ⅱ级氧含量〔体积分数)/%〕≥99.2 每瓶游离⽔/mL(≤) 100
7、氮⽓有什么⽤途，制氧机能同时⽣产多少纯氮产品?
答:⼀般的保护⽓要求的氮纯度为99.99%，有的要求氮纯度在99.999%以上
液氮是⼀种较⽅便的冷源。。
在空⽓中氮占了花78.03%，在采⽤空⽓分离的⽅法制取氧时，同时可获得氮产品.但是，由于空⽓中还有0.932 %的氩存在，如果只实现氧氮分离，则氩分别成了氧氮产品中的杂
质。如果要求的氮产量是氧产量4倍，则氮的纯度只能在99.5%。对于采⽤冻结法清除空⽓中的⽔分和CO2的全低压空分装置，由于要靠⾜够的返流⽓体将冻结的⽔分和CO2带出装置之外，所以纯氮(99.999%)产量只有氧产量的1.1倍。对于抽取氩馏分的分⼦筛净化空分流程，纯氮的产量不受上述限制。
8、制级机能提取多少氩产品?
答：在空⽓中含有的0. 932%的氩，沸点在氧、氮之间，在空分装置上塔的中部含量最⾼，叫氩馏分。在分离氧、氮的同时，将氩馏分抽出，进⼀步分离提纯，也可得到氩副产品。对全低压空分装置，⼀般可将加⼯空⽓中30%~35%的氩作为产品获得（最新流程已可将氩的提取率提⾼到80%以上）；对中压空分装置，由于膨胀空⽓进下塔，不影响上塔的精馏过程，氩的提取率可达60%左右。但是，⼩型空分装置总的加⼯空⽓量少，所能⽣产的氩⽓量有限，是否需要配置提氢装置，要视具体情况确定。
9、空⽓中含有哪些稀有⽓体？
答：空⽓中除氧、氮、氢外，还含有极少量的氖、氦，氪、氙等稀有⽓体。按体积分数计，氖约占15ppm~18ppm，氦占4.6 ppm ~5.3 ppm，氖只有1. 08 ppm，氙占0.08 ppm，俗称“黄⾦
⽓体”由于它们的含量很少，提取的⼯艺复杂，只有在容量⼤l0000m3/h的制氧机上才能考虑是否配置提取装置。
10、空分设备对冷却⽔⽔质有什么要求?
答：空分设备⼀般⽤江河湖泊或地下⽔作为冷却⽔。这种⽔中通常都含有悬浮物(泥沙及其他污物)以
及钙、镁等重碳酸盐[Ca (HCO3 )2和Mg (HCO3)2]，称为硬⽔悬浮物较多时，易堵塞冷却器的通道、过滤⽹及阀门等。钙、镁等重碳酸盐在⽔温升⾼时易⽣成碳酸钙CaCO3.碳酸镁MgCO3沉淀物，即形成⼀般所说的⽔垢。⼀般⽔温在45℃以上就要开始形成⽔垢，⽔温越⾼越易结垢，⽔垢附着在冷却器的管壁、氮⽔预冷器的填料、喷头或筛孔等处。不仅影响换热，降低冷却效果，⽽且有碍冷却⽔或空⽓的流通，严重时会造成设备故障，因此，冷却⽔最好是经过软化处理。采⽤磁⽔器进⾏软化处理较为简便，效果尚可。清除悬浮物应设置沉淀池。如果冷却⽔循环使⽤，有利于⽔质的软化，但占地⾯积较多，基建投资较⼤。
对压缩机冷却⽔，温度⼀般要求不⾼于28 ℃，排⽔温度⼩于40 ℃。对⽔质要求为: pH值 6.5⼀8
悬浮物含量不⼤于50mg/L
暂时硬度不⼤于17°dH.
含油量⼩于5mg/L
氯离⼦(Cl-)〔质量分数〕⼩于50 X 10-6
硫酸根(SO4-2)〔质量分数) ⼩于50X 10-6
氮⽔预冷系统供排⽔为独⽴循环系统，因为冷却⽔在塔内温升⼤，排⽔温度⾼，结垢严重，所以要求该系统的补充⽔尽可能采⽤低硬度⽔或软⽔，其暂时硬度⼀般应⼩于8. 5°dH，其他要求与压缩机冷却⽔相同.充瓶⽤⾼压氧压机⽓缸的润滑⽔，应采⽤蒸馏⽔或软⽔。
11、氧化亚氮的危害？
答：氧化亚氮的分⼦式为N2O，也叫⼀氧化⼆氮，俗称“笑⽓”⼤⽓中的氧化亚氮浓度约为3X10-9。随着⽣态环境的恶化，它的含量以每年0. 2%~0. 3%的速度增加。在常压下，其沸点为185K，⽐N2, O2,Ar的沸点都⾼，因⽽，在氧、氮分离过程中，它将浓缩于液氧中。
N2O在⽔中的溶解度很⼩，⼤部分N2O都会带⼊分⼦筛纯化器，分⼦筛对N2O的吸附能⼒⼩于对CO2的吸附能⼒。N2O先穿透吸附床层⽽进⼈精馏塔，⽽且在分⼦筛对H2O,CO2,
C2H2等碳氢化合物的共吸附过程中，CO2能够将分于筛已吸附的N2O分⼦置换出来.所以，分⼦筛也不能清除N2O.在主换热器中，加⼯空⽓被冷却到接近液化温度，N2O⾸先冷凝成固体，会造成空⽓通道阻塞。在加⼯空⽓压⼒为0. 6MPa , N2O含量为1X10-6时，N2O的凝结析出温度为113K。
在精馏塔中，因为N2O相对N2, O2,Ar组分为⾼沸点组分，故它将溶解在液氧中，致使在上塔底⽆法获得⾼纯度的液氧和⽓氧产品。据测定，氧产品纯度为99.5%时，N2O的平均平均储量为1.4×10-6。并
且，在液氧排放不充分时，N2O在液氧中不断积累，当液氧中的N2O 含量⼤于50×10-6时，就会呈固态析出，阻塞主冷凝蒸发器通道。
答：氧⽓站的主要产品是氧⽓，消耗的能源主要是电能。因此，制氧机的能耗指标通常⽤⽣产1m3氧⽓(标准状态)所消耗的电能KW? h来衡量，即KW? h/m3。
电耗指标不是按额定的产量和电动机的功率来计算。⽽是根据实际的产量和电耗来确定。
因此，能耗指标可以根据统计期的总电耗和氧⽓总产量来计算。
由于氧压机也要消耗相当⼤的电能，并且，不同的装置压氧的压⼒也有很⼤差别，因此，能耗指标分为不包括压氧能耗和包括压氧能耗两种：
1)制氧电耗：包括空压机电耗Wk(kW?h)，制冷机电耗Wl，以及⽤于空分⽣产的⽔泵、
2011江苏高考数学电加热器等其他电耗∑Wq之和。制氧单位电耗Wo2(kW?h/m3)为
Wo2＝（Wk＋Wl＋∑Wq）/V o
式中Vo──统计期内氧产量，m3
2)压送氧电耗：包括氧压机压送氧的电耗Wyo(KW? h)和液氧泵压送氧的电耗Wyb之和。压氧单位电耗Wy(KW?h/m3)为
Wy＝(Wyo＋Wyb) / ( Vyo⼗Vyb)
式中Vyo ──统计期的⽓氧压送量.m3:
Vyb ───统计期的液氧压送量，⽓化量.m'o安丘四中
3)氧⽓综合电耗：包括制氧和压氧在内的⽣产单位氧的电耗。通常将压送氮⽓及其他与制氧⽣产⽆关的电耗扣除后除以氧⽓总产量来计算。
13、什么叫氧⽓放散率，如何计算?
制定地方大气污染物排放标准的技术方法答：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。
14、什么叫制氧机的提取率?
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。
氧提取率以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=V o2?yo2/( Vk?yk)
式中ψ--氧的提取率；
V o2、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。
全低压的精馏塔的氧提取率以前只有80%～85%，现在已提⾼到90%～95%，最先进的甚⾄可达99%左右。
15、空分设备制氧的单位电耗与哪些因素有关?
答：制氧的单位电耗⼤致与压⼒⽐的对数及氧⽓纯度成正⽐；与氧的提取率及压缩机的效率成反⽐。因此，在操作时，应尽可能降低⼯作压⼒；对压缩机进⾏充分冷却，以提⾼压缩机的等温效率；尽可能地提⾼氧的提取率；在保证产品质量的前提下，不要过⾼追求产品纯度，以利于降低单位电耗。
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