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论文
包头钢铁职业技术学院顶岗实习报告
报告题目：
空分操作中部分系统的学习
专业：
应用化工技术
班级：
09级化工
（一）班
学生：
邵海丽
指导老师：
胡红玲
日期：
3月17日
目录
第一章实习的介绍…………………………………………………………………3
一、实习目的………………………………………………………3
二、实习单位………………………………………………………3
三、实习岗位及岗位介绍…………………………………………3
第二章绪论和空分的简介……………………………………………………3
一、空气分离的方法………………………………………………4
二、学习的基本内容………………………………………………4
三、空分的应用领域………………………………………………5
四、空分的发展趋势………………………………………………5
第三章空分工艺流程的组成…………………………………………………5
一、工艺流程的组成………………………………………………5
二、各部分的功用…………………………………………………6
第四章空气净化系统…………………………………………………………7
一、气体净化………………………………………………………7
第五章空分预冷系统…………………………………………………………8
一、分类……………………………………………………………8
二、组成……………………………………………………………8
三、工作原理………………………………………………………8
四、预冷系统的作用………………………………………………9
五、设置氮水预冷系统的优点……………………………………9
六、结构类型………………………………………………………9
第六章分子筛纯化系统……………………………………………………10
一、
净除的几种方法…………………………10
二、吸附过程的基本原理………………………………………10
三、吸附过程的两种类型…………………………………………10
四、对吸附剂的几点要求…………………………………………11
五、吸附剂的分类…………………………………………………11
六、吸附过程的进行………………………………………………12
七、吸附能力的衡量………………………………………………12
八、吸附热影响……………………………………………………13
九、吸附容量的因素………………………………………………13
一十、再生（饱和后再生，恢复吸附能力）………………………14
一十一、纯化系统的节能措施…………………………………………14
第七章总结…………………………………………………………………………15
第一章实习的介绍
一、实习目的：
了解和学习现代空分技术。
它在冶金等一系列重工业领域：
还原法炼铁或熔融法炼铁、城市能源供应的趋势、煤气化能源联合发电、大化肥、大化工企业，电工、玻璃行业作保护气、国防工业：
氢氧发动机、火箭燃料有着十分重要的作用，它主要包括以下几个重要流程：
净化系统、压缩气体、预冷系统、纯化系统、精馏系统,各个系统紧密配合，相互协同最终获取所需要的氧气、氩气、氮气等。
二、实习单位：
包头盈德气体有限公司,盈德气体始创于2001年10月，创建伊始一贯彻“以德盈利，以利养德”的企业经营发展理念，依靠具有较强的国内外资本运作优势、高端的专业技术服务团队，极具人性化的人力资源管理政策吸引了众多的在行业内知名的专业管理和技术人才。
目前已成为中国现场气体装置规模较大的专业气体供应商---盈德气体集团有限公司。
，
三、实习岗位及岗位介绍：
空分操作工，空气分离设备的运行工，维护空分分离设备的正常的生产运行。
第二章绪论及空分简介
绪论
本文介绍了空分装置的现状，以及介绍了现在较为先进的空气分离设备的基本操作。
从工艺流程的角度介绍了空分设备的应用，管理及其维护。
对于这个比较新的行业，我们有太多的未知，单从汽轮机的角度我国就与国外有着太多的差距!
空分是一个很有前景的行业，本人希望通过本论文让大家重视到空分这个新行业！
本论文共分八个章节，从空分的基本流程到基本组成，再到每个流程的细节讲解，使大家对空分行业的基本流程有个大致的了解，使读者认识到空分行业的巨大优势以及其美好的前景!
空分的简介
一、空气分离的几种方法
1、低温法（经典，传统的空气分离方法）
2、压缩膨胀液化（深冷）精馏
低温法的核心
3、吸附法：
利用固体吸附剂（分子筛、活性炭、硅胶、铝胶）对气体混合物中某些特定的组分吸附能力的差异进行的一种分离方法。
4、特点：
投资省、上马快、生产能力低、纯度低（93%左右）、切换周期短、对阀的要求或寿命影响大。
5、膜分离法：
利用有机聚合膜对气体混合物的渗透选择性。
穿透膜的速度比
快约4-5倍，但这种分离方法生产能力更低，纯度低（氧气纯度约25%~35%）
二、学习的基本内容
（1）低温技术的热力学基础——工程热力学：
主要有热力学第一、第二定律；
传热学：
以蒸发、沸腾、冷凝机理为主；体力学：
伯努利方程、连续性方程；
（2）溶液的热力学基础
拉乌尔定律、康诺瓦罗夫定律（1、2，空分的核心、精馏的核心）
（3）低温工质的一些性质：
（空气、O、N、Ar）
液化循环（一次节流、克劳特、法兰德、卡皮查循环等）
气体分离（结合设备）
三、空分的应用领域
（1）钢铁：
还原法炼铁或熔融法炼铁（喷煤富氧鼓风技术）；
（2）煤气化：
城市能源供应的趋势、煤气化能源联合发电；
（3）化工：
大化肥、大化工企业，电工、玻璃行业作保护气；
（4）造纸：
漂白剂；
（5）国防工业：
氢氧发动机、火箭燃料；
（6）机械工业；
四、空分的发展趋势
（1）现代工业——大型、超大型规模；
（2）大化工——煤带油：
以煤为原料生产甲醇；
（3）污水处理：
富氧曝气；
（4）二次采油；
第三章空分工艺流程的组成
一、工艺流程的组织
我国从1953年，在哈氧第一台制氧机，目前出现的全低压制氧机，这期间经历了几代变革：
第一代：
高低压循环，氨预冷，氮气透平膨胀，吸收法除杂质；
第二代：
石头蓄冷除杂质，空气透平膨胀低压循环；
第三代：
可逆式换热器；
第四代：
分子筛纯化；
第五代：
，规整填料，增压透平膨胀机的低压循环；
第六代：
内压缩流程，规整填料，全精馏无氢制氩；
1、全低压工艺流程：
只生产气体产品，基本上不产液体产品；
2、内压缩流程：
化工类：
5至8MPa：
临界状态以上，超临界；
钢铁类：
3.0MPa，临界状态以下；
二、各部分的功用
净化系统压缩冷却纯化分馏（制冷系统，换热系统，精馏系统）
液体：
贮存及汽化系统；
气体：
压送系统；
1、净化系统：
除尘过滤，去除灰尘和机械杂质；
2、压缩气体：
对气体作功，提高能量、具备制冷能力；
（热力学第二定律）
3、预冷：
对气体预冷，降低能耗，提高经济性
有预冷的一次节流循环比无预冷的一次节流循环经济，增加了制冷循环，减轻了换热器的工作负担，使产品的冷量得到充分的利用；
4、纯化：
防爆、提纯；
吸附能力及吸附顺序为：
；
5、精馏：
空气分离
换热系统：
实现能量传递，提高经济性，低温操作条件；
制冷系统：
维持冷量平衡
液化空气
6、冷损：
跑冷损失Q1
复热不足冷损Q2
生产液体产品带走的冷量Q3
第四章空气净化系统
一、气体净化
气体进入空分设备进行其他压缩分离时，首先要做的就是对气体进行净化处理，除去其中的二氧化碳、二氧化硫等杂质气体，对空气进行分离净化。
现代空分大中型空分设备中主要使用自洁式空气过滤器来完成，它有效地实现对空气的净化分离，并且由于它重复工作，大大降低生产成本，越来越为广大空分工公司所使用。
但是它的使用也需注意两点注意事项：
1正确暗转并使用，分离桶要竖直倒挂放置，以便能使分分离效果最佳；
2定期更换滤纸并检查过滤桶；
1.除尘方法：
惯性力除尘：
气流进行剧烈的方向改变，借助尘粒本身的惯性作用分离；
过滤除尘：
空分中最常用的方法；
离心力除尘：
旋转机械上产生离心力；
2.空分设备对除尘的要求
对0.1
以下的粒子不作太多要求，因过滤网眼太小，阻力大；
对0.1
以上的粒子要100%的除去；
3.过滤除尘的两种过滤方式
1、内部过滤：
松散的滤料装在框架上，尘粒在过滤层内部被捕集；
2、表面过滤：
用滤布或滤纸等较薄的滤料，将尘粒黏附在表面上的尘粒层作为过滤层，进行尘粒的捕集；
自洁式过滤器：
1
以上99.9%以上；
阻力大于1.5KPa。
就进行自清除；
文丘里管（文式管）：
将空气压力能转换为速度能；
滤筒可以工作时更换
第五章空分预冷系统
一、分类
氮水预冷：
适用于大中型空分；
冷水机组：
适用于<4000的空分；
二、组成
空冷塔，水冷塔，水泵，冷水机组
氮水预冷系统分为两类：
a.空压机末级冷却器与空冷塔合二为一：
氮水预冷系统热负荷大，传热温差大，常用；
b.空压机末级冷却器单独设置；
三、工作原理
利用来自冷箱内污氮、氮气含水的不饱和性吸收蒸发潜热使循环水降温；
热质交换：
显热——温差；
潜热——相变；
潜热交换
显热交换；
常温：
水——100℃水蒸气100千卡以上；图3-1等温、等焓
水100℃——水蒸汽539千卡；
冷箱内来的
相对湿度为20%~30%，非常干燥，相对湿度是相变发生的主要条件。
四、预冷系统的作用
1、实现空气的等温压缩，增大等温效率；
2、降低空气进主换热器的温度；
3、使纯化条件工作在最佳状态。
五、设置氮水预冷系统的优点
1、保证冷量充足（膨胀量可减少）；
2、减少主换热器的热负荷；
3、减低空气的饱和含水量，减轻纯化系统的工作负荷；
4、温度越低，工况越稳定。
六、结构类型
1、空冷塔：
a.空筒式：
洗涤空气灰尘、
等；
b.大孔径穿流板；阻力较大，10KPa以上；
c.散堆填料：
目前使用最多，鲍尔环：
表面积大，传质效果好，阻力小；
2、水冷塔；
a.喷淋式；
b.塔板式；
c.散堆填料；
第六章分子筛纯化系统
空气是多组分组成，除氧气、氮气等气体组分外，还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等归体杂质。
这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害，固体杂质会磨损空压机运转部件，堵塞冷却器，降低冷却效果；水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出，将堵塞设备及气体管道，致使空分装置无法生产；乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生，所以为了保证制氧机的安全运行，清除这些杂质是非常有必要的。
一、
净除的几种方法
1、吸收法：
现在已不使用；
2、冻结法：
切换板式：
利用氮气蒸发和升华。
淘汰的原因：
要求污氮的量大，氧氮产量1：
1.2；
3、吸附法：
利用固体吸附剂对气体混合物中多组分吸附能力的差异进行的；氧氮产另比1：
（2.5~3.5）；
二、吸附过程的基本原理
当气体与固体吸附剂相接触时，在固体表面或内部将发生容纳气体的现象（被吸附的物质叫吸附质，起吸附作用的物质叫吸附剂）。
三、吸附的两种类型
物理吸附：
靠分子间作用力（范德华力），吸附剂与吸附质的化学性质基本不变；
化学吸附：
靠吸附质与吸附剂形成化学键，由于吸附键的结构影响，化学性质变化的。
吸附是一个传质过程，有两个阶段：
A.外扩散：
从气体的主体通过吸附剂颗粒周围气膜到颗粒表面；
B.从表面进入空穴内部有表面扩散和空扩散。
.
四、对吸附剂的几点要求
1、吸附剂必须是多孔性物质：
2、吸附剂必须有特定的选择性；
3、吸附容量要大；
4、能再生且能多次使用；
5、有足够的机械强度不破碎；
6、价格便宜；
五、吸附剂的分类
⑴活性炭；
⑵硅胶：
硅胶的化学式为：
。
当硅胶吸附水分时，可以达到自身重量的50%，相对湿度为60%时，吸湿量也可达到24%，但是硅胶吸附水分后温升高，易破碎；可分为粗孔和细孔硅胶；
⑶铝胶：
即氧化铝的水合物，化学式为
；性质很稳定，无毒，坚实，浸入水中不软化、膨胀或崩裂，耐磨抗冲击；
⑷分子筛；
制氧机应用的分子筛为沸石分子筛。
化学通式如下：
分子筛目前主要有A型、X型和Y型；
常用的有外型有球状和条状；尺寸为
；
目前空分上使用的分子筛都是13x分子筛，13x分子筛是一种离子形吸附剂，对极性分子有强的亲和力。
13x分子筛有条形，球形之分；且有各种型号，可以根据所需效果选择。
分子筛具有的吸附特点：
a.选择吸附：
b.干燥度高：
通常干燥后空气露点可达到负70度；
c.有共吸附能力：
可以同时吸附水、二氧化碳、乙炔等；
d.分子筛具有高的稳定性，温度达到700℃时，仍不熔性；
e.有简单的加热可使其再生；
六、吸附过程的进行
吸附平衡：
当吸附速度和脱附速度相等时（P，T一定时），吸附与脱附是同时进行的，（只不过是速度不一致，当速度一致时就是平衡状态）如下图：
图4-1吸附平衡
转效点：
当传质区前沿开始达到吸附器出口截面时，即流体出吸附剂层，被吸组分浓度明显增加的点。
如上图的E点。
七、吸附能力的衡量
⑴、静吸附容量：
在一定温度和被吸附组分浓度下，每单位质量（体积）吸附剂达到吸附平衡时的所能吸附的最大量，即吸附剂所能达到的最大吸附量与吸附剂量的比。
⑵、动吸附容量：
当吸附器后刚出现吸附器时，吸附器内单位质量（体积）吸附剂的平均吸附量，也就是吸附剂达到转效点的吸附量，通常用转效点来计算，即从流体开始接触吸附剂到达“转效点”的时间。
一般取动吸附容量为静吸附容量的40%~50%，计算分子筛用量的一个重要指标。
八、吸附热
吸附热：
流体分子被分子筛吸附到吸附剂表面所放出的热量；
图4-2吸附热
温度升高：
气体冷凝成液体，放热，放热设计计算一般取温差3℃，实际分子筛使用中温升一般在4℃—6℃；
分子筛吸附器，以下两种形式；
图4-3分子筛吸附器
同时双层床再升温度相对低些，节能。
九、影响吸附容量的因素
⑴吸附过程的温度和被吸附组分的分压力
温度越低，吸附效果越好，8-10℃分子筛吸附效果最好；
分压越高，代表被吸附组分的浓度越高，吸附效果也越好；
⑵气体流速：
流速越大，吸附效果越差，动吸附容量降低是气体与吸附剂接触时间短。
在中压流程中，气体进吸附器流速为0.4m/s;
在全低压流程中，气体进吸附器流速为0.25m/s;
⑶吸附剂再生的完善程度：
再生气源温度，进：
170℃——190℃；
出：
80℃——95℃；
⑷吸附剂层的厚度与水平度：
水平度很重要，会影响纯化器的正常有效运行。
十、再生（饱和后进行再生，恢复吸附能力）
有两种方法：
⑴加温再生：
利用吸附剂高温时吸附容量降低的原理把加温气体通入吸附层，使吸附层温度升高，被吸附组分解吸；
目前使用最广泛。
⑵降压再生（压力交变再生）：
再生时，降低吸附器内压力，甚至抽真空，使被吸附分子的分压力降低，分子浓度降低，则吸附在吸附剂表面的分子数目也相应减小。
这是道尔顿分压定律的理论。
十一、纯化系统的节能措施
降低加热功率，如何才能降低呢？
如下：
⑴单层床变双层床；
⑵再生过程中，加热——冷吹分阶段进行；
⑶设置蓄热器；
⑷蒸汽加热器代替电加热器（针对有蒸汽源的用户），蒸汽属于无序能，低品位，电能属于有序能，高品位；
⑸采用PSA解吸技术：
初投资大，运行成本小；
⑹设置污氮预换热器：
（目前开始使用）在空压机末级出口增加污氮换热器，使污氮达到40℃—50℃，然后进入加热器再进入纯化器，但空压机排压增加（因为增加换热器阻力增加）且进口膨胀节以进口为主，成本增加；
第七章总结
一、实习报告和体会
以上论述阐述了现代空分技术的主要技术组成、主要空分装置、一起主要的工艺流程。
例外，对现代空分中存在的一些问题比如“汽轮机的能量损失有哪几类？
各有何特点”、“汽轮机的级内损失一般包括哪几项？
造成这些损失的原因是什么”、“为什么空气经过冷却塔后水分含量会减少”、“将冻结法净化流程改为分子筛净化流程时，空气预冷系统相应地需要做哪些改造，有哪几种方式”等提出了一些自己的看法和解决办法，权做抛砖引玉，希望各位能提出看法和见解，某作以提升自己能力。
现代空分技术正处于朝气蓬勃的发展阶段，新的设备新的技术正在源源不断的充盈着它，我一定会同一线技术工人和专家一道学习努力充实自己、自我完善。
从事空分将近9个月了，对这个行业有了一个初步的认识，也觉得它的前景是不错的！
据有关专家介绍，预计未来10年，气体行业全国总销售额将达到1000亿元，年均增速将保持在15%左右。
庞大的市场需求使国内对大型空分设备的需求将迎来新一轮高峰。
到2015年，空分设备每小时制氧总量超1000万立方米，国内冶金、石化、煤化工等行业的发展将为大型空分设备营造可观的市场空间。
感谢各位老师三年来的教诲，感谢老师们对我的毕业论文的指导。
感谢我的指导老师，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
这篇实习报告的每个细节和每个数据，都离不开你的细心指导。
而你开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的认识到自己的不足，学到更多的东西！
参考文献
1.期刊论文--刘颖.廖柯熹.刘长林.李进含腐蚀缺陷管道的剩余强度评价方法-天然气与石油2008,26
（2）腐蚀控制2008,22（3）
2.期刊论文--向翔.郭建科油气储运过程中的常见问题及解决措施-中国储运2008,（4）
3.书籍——孙文.李清，制氧工问答，孙文.李清，杭州出版社，李明，2007，（20）
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