答:低溫法分離空氣設(shè)備均由以下四大部分組成:空氣壓縮、膨脹制冷;空氣中水分、雜質(zhì)等凈除;空氣通過換熱冷卻、液化;空氣精餾、分離;低溫產(chǎn)品的冷量回收及壓縮。各部分實(shí)現(xiàn)的方式和采用的設(shè)備不同,組成不同的流程。
(1)根據(jù)制冷方式分類
1)按工作壓力分為高壓流程、中壓流程和低壓流程。高壓流程的工作壓力高達(dá)10.0~20.0MPa,制冷量全靠節(jié)流效應(yīng),不需膨脹機(jī),操作簡(jiǎn)單,只適用于小型制氧機(jī)或液氮機(jī)。中壓流程的工作壓力在1.0~5.0MPa,對(duì)于小型空分裝置由于單位冷損大,需要有較大的單位制冷量來(lái)平衡,所以要求工作壓力較高,此時(shí),制冷量主要靠膨脹機(jī),但是節(jié)流效應(yīng)制冷量也占較大的比例。低壓流程的工作壓力接近下塔壓力,它是目前應(yīng)用最廣的流程,該裝置具有低的單位能耗;
2)按膨脹機(jī)的型式分為活塞式、透平式和增壓透平式。活塞式膨脹量小,效率低,只用于一部分舊式小型裝置。透平式由于效率高,得到最廣泛的應(yīng)用。對(duì)低壓空分裝置,由于膨脹后的空氣進(jìn)入上塔參與精餾,希望在滿足制冷量要求的情況下膨脹量盡可能地小,以提高精餾分離效果。增壓透平是利用膨脹機(jī)的輸出功,帶動(dòng)增壓機(jī)壓縮來(lái)自空壓機(jī)的膨脹空氣,進(jìn)一步提高壓力后再供膨脹機(jī)膨脹,以增大單位制冷量,減少膨脹量。這在新的低壓空分流程中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用;
3)按膨脹氣體分為空氣膨脹流程和氮膨脹流程。膨脹后空氣進(jìn)上塔會(huì)影響精餾;氮?dú)馀蛎浭怪骼渲械睦淠繙p少,即進(jìn)入上塔的回流液減少,同樣對(duì)上塔精餾有影響,二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。
(2)按凈化方式分類
1)凍結(jié)法凈除水分和CO2。空氣在冷卻過程中,水分和CO2在換熱器通道內(nèi)析出、凍結(jié);經(jīng)一定時(shí)間后將通道切換,由返流污氮?dú)怏w將凍結(jié)的雜質(zhì)帶走。根據(jù)換熱器的型式不同,又分為蓄冷器和板翅式切換式換熱器。這種方式切換動(dòng)作頻繁,啟動(dòng)操作較為復(fù)雜,技術(shù)要求高,運(yùn)轉(zhuǎn)周期為1年左右;
2)分子篩吸附凈化流程。空氣在進(jìn)入主換熱器前,已由吸附器將雜質(zhì)凈除干凈。吸附器的切換周期長(zhǎng),使操作大大簡(jiǎn)化,純氮產(chǎn)品量不再受返流氣量要求的限制,運(yùn)轉(zhuǎn)周期可達(dá)兩年或兩年以上,目前受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
(3)按分離方式分類
低溫法分離空氣是靠精餾塔內(nèi)的精餾過程。
1)根據(jù)產(chǎn)品的品種分為生產(chǎn)單高產(chǎn)品、雙高產(chǎn)品、同時(shí)提取氬產(chǎn)品或全提取稀有氣體等流程;
2)根據(jù)精餾設(shè)備分為篩板塔和規(guī)整填料塔等。
(4)按產(chǎn)品的壓縮方式分類
可分為分離裝置外壓縮和裝置內(nèi)壓縮兩類。裝置外壓縮是單獨(dú)設(shè)置產(chǎn)品氣體壓縮機(jī),對(duì)裝置的工作沒直接影響。裝置內(nèi)壓縮是用泵壓縮液態(tài)產(chǎn)品,再經(jīng)復(fù)熱、氣化后送至裝置外。相對(duì)來(lái)說內(nèi)壓縮較為安全,但是,液體泵是否正常將直接影響到裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。