空分操作基础知识培训1

热力学能——工质是由分子组成，其内部分子不停的运动而具有动能，
分子之间相互存在作用力因而具有位能，分子动能和位能之和叫热力学
能（内能）；
焓——工质在流动过程中，后面的气体对前面的气体有推动的功，因而
具有流动能，焓是气体内能与流动能之和；
熵——一块炽热的铁会自然冷却，水会自然从高处流向低处，它们的逆
过程均不会自发进行（自发过程），这种有方向性的过程叫“不可逆过
✓ 标准大气压（atm）:温度为0度时，纬度45度海平面上大气的平均压力。
✓ 工程大气压（at）：工程技术上常用的压力单位，指1cm2面积上作用1kg 力而产生的压力；kg.f/cm2；
✓ 国际单位：1m2的面积上1N的力而产生的压力，记作Pa（帕）
✓ 换算关系：1atm=1.013*105Pa
1at=0.981*105Pa
✓ 热力学温标（K）——又称绝对温标，分度的方法规定在标准大气压下水的三 相点为273.16度，沸点与三相点间分为100格，每格代表1度，把-273.16度定 为绝对零度。
； ✓ 仪表所显示的温度均为摄氏温度，而工程计算必须采用绝对温标
✓ 两者换算关系： t=K-273.16
K=t+273.16
压力——单位面积上的作用力，压力的方向总是垂直于容器的器壁；--- 常 用单位介绍；
电子工业：大规模集成电路、彩电显像管、电视机和收录机元件及半导体元 件处理的氮气源。
金属加工：光亮淬火、光亮退火、渗氮等热处理的氮气源；焊接及粉末冶金 烧结过程中的保护气等。
化肥工业：氮肥原料；置换、密封、洗涤、保护触媒等用气。 食品保鲜：粮食、水果等充氮贮藏与保鲜；肉类、乳酪保鲜包装；
化学工业：置换、清洗、密封、检漏、干法熄焦中的保护气；催化剂再生、 石油分馏、化纤生产等用气。
1mmH2O=9.81Pa 1bar=105Pa
✓ 绝对压力：容器内气体对容器壁的实际压力； ✓ 表压力：容器内气体实际压力高于大气压力的值；
✓ 真空度：容器内气体实际压力低于大气压力的差值；
✓ 换算：P绝= P表+ P大气 P绝= P大气-P真空度 仪表显示均为表压， 实际计算均用绝对压力；
质量体积：
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编写：
一、空分装置：
采用低温精馏法从空气中将氧、氮、氩等气体分离出来的装置；
二、氧、氮、氩在国民经济产业链中的用途：
氧气在冶金工业中的作用——节能 提高产量和质量 环保
电炉用氧：可以加速炉料的融化 杂质的氧化 提高产量和质量 电炉吹 1m3标态氧节电5-10kw.h
转炉炼钢法（LD法）：吹入高纯氧，与碳、磷、硫、硅等元素发生氧化反应， 降低钢的含碳量，清除了磷、硫、硅等杂质，利用反应热来维持冶炼过程所 需要的温度； 冶炼时间短，产量高；吨钢耗氧：50-60m3；
✓ 低温法——此法将空气压缩、冷却、净化、换热，进而使空气液化，在精馏 塔中利用氧氮组分沸点不同，使气液接触，进行质、热交换，从而获得高纯 氧和高纯氮。此法产量大、能耗低，在工业上得到广泛利用。
✓ 变压吸附法（PSA法）——基于分子筛对空气中氧氮组分选择性吸附而使 空气分离获得氧气。 此法氧提取率低，但流程简单，常温运行，可在用 氧现场快速便捷获取氧气。
第一章 空分基础知识介绍：
一、氧气的生产方法：
化学法——将氧化物在一定条件下分解，放出氧气；能耗大、产能小，只 适应于实验室。
电解法——以水为原料将水电解而生产氧气。在电解槽的水中通入直流电， 使水电离，氧积聚在阳极，氢积聚在阴极，每制取1m3氧同时可制取2m3氢 气；
空气分离法：以空气为原料，将氧氮组分分离而得到氧气、氮气；
程”，熵：是可以度量“不可逆过程”前后两个状态不等价性。
高炉富氧鼓风：可显著降低焦比，提高产量；富氧浓度24-25%；
炼铁采用还原法（COREX）新工艺取代高炉炼铁，单位投资可降低20%，成 本下降20-25%，不需要焦炭，废水废气排放减少，利于环境保护； 吨铁耗 氧：550-650m3；
有色冶金为节能增产，发展自热冶炼，综合利用和保护环境，正在推广氧气 冶炼法；
氧气与化工：包括化工工艺用氧、化肥工业用氧、煤化工用氧；
氧气与机械制造、机械加工：切割、焊接用氧；
纯氧曝气工艺污水处理：通过好氧微生物对污水中的有机物进行 生化反应使污水得以净化。
氮气用途
冶金工业：连铸、连轧、钢材退火的保护气；转炉顶底复合吹氮炼钢，转炉
炼钢的密封，高炉炉顶的密封，高炉炼铁煤粉喷吹用气等。
二、气体知识介绍：
物质通常以气、液、固三态存在，每种物质在不同的温度压力条件下可处 于其中任一状态。
气体的基本状态参数：
温度——表示物质冷热程度；温度的数值通过温标实现；--- 温标确定了温 度的0点和单位；--- 常用温标介绍；
✓ 摄氏温标（t）——分度的方法规定在标准大气压下水的冰点为0度，沸点 为100度，把汞在这两点的液柱长度分为100等分，每一等代表1度。
氩气用途：
氩气是目前工业上应用很广的稀有气体。 对特殊金属，例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时，往往用氩作为
焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。 在金属冶炼方面，氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施，每炼1t钢的氩气
消耗量为1～3m3。此外，电子工业中也需要用氩作保护气。
❖随着中国工业化进程深入和对环境保护、节能越来 越重视，制氧行业在中国的发展前景广阔；
理想气体：指压力不高温度不太低的情况下，气体分子本身所占的体积 和相互的作用可忽略不计，这种状态的气体。= 自然界不存在理想气体；
✓ 在一定温度下，气体在各状态下的压力与质量体积成反比； ✓ 在压力一定下，气体在各状态下的质量体积与绝对温度成正比；
✓
在体积一定下，气体在各状态下的绝对温量的气体所具有的容积； 用“v”表示； 单位：m3/kg;
✓ 气体密度：单位容积的气体质量，称气体的密度； 单位：kg/m3；
用“ρ”表示；
✓ 气体在不同的压力、温度条件下，拥有不同的质量体积和密度；
气体基本定律——气体状态发生变化时，气体基本状态参数P、v、T三者 之间的关系的定律；