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技术理论

  • Q 空分制冷的几种方式

    A
           制冷就是要从比环境温度低的装置内取走热量,以平衡由外部传入的热量,使装置保持低温状态,或使内部温度不断降低,直至不断积累起低温液体。
     
           热量只能从高温物体传给低温物体,要从低温物体取走热,首先要用人工的方法,造成一个更低温度的状态,使它具有吸收、并带走热量的能力。理论上讲,制冷量就是指这个带走热量能力的大小。根据制冷造成低温的方式不同,制冷量可分为以下三种。
     
    (1)节流效应制冷量
     
           进入空分装置压力较高的空气,在装置内经过节流阀及管路、设备等压力降低而膨胀。通常,节流过程将造成温度降低,气体所具有的带走热量的能力,就是低压气体在离开装置时恢复到进口温度相同时所能带走的热量。这说明,在同样的温度下,压力高的气体具有的能量(焓)比低压时要小,二者能量(焓)的差值就是所能吸收的热量,即叫做节流效应制冷量。
     
    (2)膨胀机制冷量
     
           压力较高的气体经过膨胀机膨胀时,由于气体推动叶轮旋转,对外输出功,因而气体本身的能量(焓)减小,温度显著降低。它所具有的带走热量的能力,就是吸热后恢复到膨胀前的能量。因此,膨胀机膨胀前后的能量(焓)之差就是膨胀机制冷量。
     
    (3)冷冻机提供的制冷量
     
           采用分子筛净化的空分设备,往往用冷冻机的低温工质来预冷空气,以提高吸附净化效果。这是由空分设备外部提供的制冷量,就是指冷冻水从空气带走的热量,它可使所需的节流效应和膨胀机制冷量减少。
     
           制冷量与冷量两个概念有区别又有联系。制冷量是装置的属性,冷量是物质的属性。通过制冷机(包括空分设备的空气压缩、膨胀)制冷,能使物质温度降低;物质在温度降低后具有了吸热的能力,即通过装置制冷,使物质具有了冷量。
  • Q 关于空分循环冷却水操作压力的问题

    A
    正常空分设备设计循环水工程条件如下:
     
           循环水上水温度: ≤30ºC
     
           循环水回水温度: ≤40 ºC
     
           供水压力: 0.3 MPa
     
           回水压力: 0.15 MPa
     
    目前对于小型空分,需要用到冷却水的设备有冷气机组、空压机和氧氮压机等。在运行过程中关于冷却水压力偏低的问题主要有以下两个方面:
     
    1、循环水供水压力偏低
     
           如果循环水供水压力偏低,就会造成换热循环水量不足,换热器换热效率降低。对整个空分系统就会造成影响。如果从设备开始运行就出现供水压力偏低的问题,就有可能是设计循环水泵供水量偏小,满足不了空分设备用水量。需要更换合适水量的循环水泵。如果是运行一段时间以后供水压力逐渐降低的,就要检查循环水泵的问题了,检查一下看泵吸入口有没有堵塞,泵自身运转是否正常等。
     
    2、循环水回水压力偏低
     
           如果是循环水供水压力正常的情况下,回水压力偏低,也有两种个方面。如果开始运行压力就偏低,就要考虑换热器阻力过大,换热器设计结构不合理,或者水管路设计过小。如果试运行一段时间后,回水压力逐渐降低,很有可能是换热器冷却水通道结构严重或杂物堵塞,需要停机进行疏通或除垢。
  • Q 分子筛知识概述

    A
    一、分子筛的品种型号
     
           分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体,它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子(如Na,K,Ca等),以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为:A型,X型,Y型等
    A型
           主要成分是硅铝酸盐,孔径为4A(1A=10 -10 米),称为4A(又称纳A型)分子筛;用Ca2+交换4A分子筛中的Na+,形成5A的孔径,即为5A(又称钙A型)分子筛;用K+交换4A分子筛的Na+,形成3A的孔径,即为3A(又称钾A型)分子筛。
    X型
           硅铝酸盐的晶体结构不同(硅铝比大小不一样),形成孔径为9—10A的分子筛晶体,称为13X(又称钠X型)分子筛;用Ca2+交换13X分子筛中的Na+,形成孔径为9A的分子筛晶体,称为10X(又称钙X型)分子筛
    Y型
           Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构,但化学组成不同(硅铝比较大)通常用于催化领域。
    二、 分子筛的主要特性
     
    1、物理特性:
           比热:约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃
           导热系数(脱水物):2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃
           水吸附热:约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)
    2、热稳定性和化学稳定性:
     
           分子筛能承受600—700℃ 的短暂高温,但再生温度一般在400℃ 以下。分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用;在盐溶液中能交换某些金属阳离子。
    3、分子筛的特性
     
           分子筛是一类结晶的硅铝酸盐,由于它具有均一的孔径和极高的比表面积,所以具有许多优异的特点。(1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用,即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。(2)对于小的极性分子和不饱和分子,具有选择吸附性能,极性越大,不饱和度越高,其选择吸附性越强。(3)具有强烈的吸水性。哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下,仍有相当高的吸水容量。
     
    3.1、基本特性:
    a)分子筛对水或各种气,液态化合物可逆吸附及脱附。
    b)金属阳离子易被交换。
    c)分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积。其内表面可高于分子筛颗粒的外表面积的10000-100000倍。
     
    1、根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应
     
           分子筛晶体具有蜂窝状的结构,晶体内的晶穴和孔道相互沟通,并且孔径大小均匀,固定(分子筛空腔直径一般在6—15埃之间),与通常分子的大小相当,只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附,而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道,则不被分子筛吸附。而硅胶,活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔径,孔径分布范围十分宽广,所以没有筛分性能。
    2、根据分子极性,不饱和度和极化率的选择吸附
     
           分子筛对于极性分子和不饱和分子有很高的亲和力;在非极性分子中,对于极化率在的分子有较高的选择吸附优势。此外,沸点越低的分子,越不易被分子筛所吸附。
     
    3.2、分子筛的高效吸附特性:
     
           分子筛对于H2O、NH3、H2S、CO2 等高分子极性具有很高的亲和力,特别是对于水,在低分压(甚至在133帕以下)或低浓度,高温(甚至在100℃ 以上)等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量。
    1、低分压或低浓度下的吸附
           在相对湿度30% 时分子筛的吸水量比硅胶,活性氧化铝都高。随着相对湿度的降低,分子筛的优越性越发显著,而硅胶,活性氧化铝随着湿度的增加,吸附量不断增加,在相对湿度很低时,它们的吸附量很少。
    2、高温吸附
     
           分子筛是唯一可用的高温吸附剂。在100 ℃和1.3 %相对湿度时分子筛可吸附15%重量的水分,比相同条件下活性氧化铝的吸水量大10倍;而比硅胶大20倍以上。所以在较高的温度下,分子筛仍能吸附相当数量的水分,而活性氧化铝,特别是硅胶,大大丧失了吸附能力。
    3、高速吸附
     
           分子筛对像水等极性分子在分压或浓度很低时的吸附速率要远远超过硅胶,活性氧化铝。虽然在相对湿度很高时,硅胶的平衡吸水量要高于分子筛,但随着吸附质的线速度的提高,硅胶的吸水率越来越不如分子筛效率高。
    3.3、分子筛的离子交换性
           分子筛的一个重要性能是可以进行可逆的离子交换。通过这种交换,改进了分子筛的吸附和催化性能,从而获得了广泛的应用(如可用于软化水和废水处理)。
    3.4、分子筛的催化性能
           分子筛晶体具有均匀的孔结构,孔径的大小与通常分子相当;它们具有很大的表面积。而且表面极性很高;平衡骨架负电荷的阳离子,可进行离子交换;一些具有催化活性的金属也可以交换导入晶体,然后以极高的分散度还原为元素状态;同时分子筛骨架结构的稳定性很高。这些结构性质,使分子筛不仅成为优良的吸附剂,而且成为有效的催化剂和催化剂载体。
     
    四、分子筛的主要技术指标及应用范围
     
           沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。通常,天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。
           沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程,还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域,并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。
     
    分子筛主要应用品种有3A、4A、5A、13X以及以上述为基质的改性产品。
           3A分子筛用途:各种液体(如乙醇)的干燥;空气的干燥;制冷剂的干燥;天然气、甲烷气的干燥;不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。
           4A分子筛用途:空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥;氩气的制取和净化;药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥;油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。
           5A分子筛用途:变压吸附;空气净化脱水和二氧化碳。
           13X分子筛用途:空气分离装置中气体净化,脱除水和二氧化碳;天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫;一般气体深度干燥。
           改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。
           加工工艺:利用现有的硅铝酸盐矿石或煤矸石等原料,经过粉碎、成型(可造粒或挤条)、高温烧结、用氢氧化钠、氢氧化钾或氯化钙等无机物水溶液在一定温度下浸泡一定时间、然后洗涤、压滤、粉碎、成型、养生、干燥、活化工艺加工而成。
     
           颗粒度(mm,% ):分子筛的外观指标,颗粒度范围控制在:上,下限之间大于95% ;上,下限及上限加下限均不行超过5% 。
           静态水吸附( mg/g):分子筛的主要指标。静态水吸附量的多少,基本上体现了该分子筛的品质。静态水吸附的范围一般在200-265mg/g 之间。
           吸附特定介质量(mg/g ):分子筛的主要指标。不同的分子筛都要按其主要用途和其标准孔径,由一种特定的介质来进行检测,检测的结果,将直观表明该分子筛的品质的优劣。
           抗压强度(N/颗):分子筛的主要指标。由于使用分子筛的工况条件大多是压力差较大(特别是吸附与再生切换时),如果分子筛的抗压强度不符合要求,极易造成分子筛的破损,除影响分子筛的使用寿命外,还可能使设备管道堵塞造成严重后果。抗压强度与吸附容量基本上呈反比关系。如何在保证吸附容量的基础上提高抗压强度,也是提高分子筛质量的关键。
           堆积密度(g/ml ):分子筛的主要指标。堆积密度与抗压强度基本上呈正比关系,在吸附容量不变的情况下,堆积密度越大越好。
           磨损率(% ):分子筛的外观指标。磨损率越低,分子筛的粉尘就越少,在使用中的不良情况越少,分子筛的品质就好。
           包装含水量(% ):包装含水量越小,表明分子筛在储存和运输过程中的预吸附越少,对用户来讲,除了省却不必要的再生处理外,它的价值更大。
  • Q 空分装置吹扫加温过程注意事项

    A
    空分设备能否开成顺利,吹扫加温过程至关重要,下面针对吹扫过程提出几点注意事项:
     
    1、吹扫的顺序:先塔外后塔内;先碳钢管后铝管;先粗管后细管。
    2、吹扫的气量、压力是正常操作的60%。
    3、注意仪表管、分析管、不凝气排放管的吹扫。
    4、节流阀开度在70%为宜。
    5、准备好一张工艺流程图和彩笔,吹扫干净一条管道在流程图上面做一个标记
    6、结束时查看露点
    7、用白色湿布检查各出口是否干净、注意吹扫阀门的开关顺序和人身安全
    8、塔外管道一边吹扫一边专人敲击,使管道内杂质吹净
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