撫礦氮氣廠空分車間實習報告
所屬單位頁岩化工廠
姓名董安
實習地點撫礦氮氣廠
2023年10月
這次能有機會去撫礦氮氣廠實習，我感到非常榮幸。雖然時間短暫，但是在這段時間裡，在領導和工人師傅的幫助和指導下,對於一些平常理論的東西，有了感性的認識，感覺受益匪淺。這對我們以後的工作有很大的幫助,我在此感謝廠領導和能給我們這樣一次學習的機會,也感謝各位工人師傅的的悉心指導.
我們這次實習，主要在空分車間的三個崗位進行實習。在車間師傅的詳細講解和悉心指導下，我們詳細的了解了每個工段的裝置和操控系統，初步了解了工廠各個工段的工藝指標，對工廠的管理制度也進行了簡單的了解，
實習單位為撫礦集團氮氣廠空分車間，是以深冷空氣分離技術分離空氣，得到產品氮氣與氧氣。
深度冷凍法分離空氣是將空氣液化後，再利用氧、氮的沸點不同將它們分離。即，造成氣、液濃度的差異這一性質，來分離空氣的一種方法。因此必須了解氣、混合物的一些基本特徵：
氣-液相平衡時濃度間的關係：液態空氣蒸發和冷凝的過程及精餾塔的精餾過程。
撫礦氮氣廠採用的方法是深度冷凍法。此方法可製得氧、氮與稀有氣體,所得氣體產品的純度可達98.0％～99.
9％。此外,還採用分子篩吸附法分離空氣,後者用於製取含氧70％～80％的富氧空氣。近年來，有些國家還開發了固體膜分離空氣的技術。
氧氣、氮氣及氬氣、氦氣等稀有氣體用途很廣，所以空氣分離裝置廣泛用於冶金、化工、石油、機械、採礦、食品、軍事等工業部門。
1壓縮機中的能量轉換
空氣經壓縮後比容減小，分子位能見效，減小的這部分能量轉換為熱能，表現為壓縮後溫度公升高，經冷卻器冷卻後，所產生的熱量被冷卻水全部帶走，氣體本身壓力得到提高。
2熱交換器中能量轉移
在熱交換器中，空氣得到預冷，其熱量交給了冷流體，他們之間沒有功能的交換，只有熱量交換，因此根據能量守恆，空氣放出的熱量應等於他們減少的能量，冷流體所吸收的熱量等於他們增加的能量，空氣經熱交換器熱端出口溫度已經接近液化溫度，就是因為熱交換器中，空氣把大量的熱傳給了反流氣體，空氣內部能量大大減少，從而獲得低溫，達到液化目的。
3壓縮氣體節流效應製冷
當壓縮氣體通過節流閥時，空氣流動收到阻礙，流體在閥門處產生渦旋，碰撞，摩擦等阻力。流體經過這個閥門，必須克服這些阻力，表現出節流閥前後產生較大壓差，對外不做功，也不進行熱交換，這種有流動遇到區域性阻力而造成壓力較大的降低過程，通常稱為節流過程，氣體經過節流閥後產生的溫度變化成為節流效應，節流的目的是獲得低溫，因此希望節流的效果越大越好
為了克服冷凝過程的缺點，提高產品的純度，就必須增加氣液間進行質量和熱量的交換時間，這就提出了精餾的方法。所謂精餾，就是把液體混合物同時並且多次地運用部分汽化和部分冷凝的過程，使低沸點組分（氮）不斷地從液相蒸發到氣相中去，同時使高沸點組分（氧）不斷地從氣相冷凝到液相中，最後實現兩種組分的分離。這一過程可按圖所示的精餾過程簡圖來說明。
圖1 精餾過程示意圖
圖中有1.2.3三個容器在理想絕熱條件下工作。
把壓力為飽和空氣連續不斷地以一定流量進入容器3，同時以一定數量的飽和氧氣溶液引入容器1內。飽和空氣自下往上，飽和液體自上往下流動，並在容器中接觸進行熱質交換，使氧氮分離，
（1）蒸汽不斷上公升，液體不斷下流，使處於平衡的兩相物在容器中分開，然後進入另一容器，與不平衡物流接觸，再達到新的平衡狀態。如此迴圈下去，氣液相濃度發生變化，結果氣相中氮含量逐步增加，液相中氧含量逐步提高。使氧氮混合物得到分離。
（2）下部進料的飽和空氣溫度最高，起加熱作用。頂部進入的飽和液體溫度最低，起冷卻作用。氣液相需連續進料，這樣才能保證容器中熱質交換過程連續地、穩定地進行，同時不斷地獲得產品。
3. 精餾塔的作用，圖1所示過程僅僅說明了精餾過程的基本概念，實際過程還要複雜些。為了使汽、液接觸後能接近平衡狀態，就必須要增大汽液接觸面積和增長接觸時間。
為此，精餾過程一般是通過專門裝置，即精餾塔來實現的。精餾塔為圓柱形筒體，其中設定許多層相互平行的塔板。目前在製氧機中所用的精餾塔，主要是篩板塔，其結構如圖2 所示。
（1）使不平衡的蒸汽與液體在板上進行熱質交換，並趨向平衡。
（2）使趨向平衡的蒸汽繼續上公升，液體繼續往下流，即把趨向平衡的兩相物分開，然後在相鄰的塔板上再進行新的接觸。此外，還應保持：精餾中無化學反應；塔板上下氣、液相濃度的變化關係成直線關係；沿塔的高度，氣相的熱焓值以及液相的潛熱，都近似相等。
1塔體 2篩板 3溢流裝置
圖2 篩板塔示意圖
（1）下塔又叫中壓塔。工作壓力一般為0.5～0.6mpa在下塔，原料空氣達到初步分離，可獲得純液氮和富氧液空。
（2）上塔又叫低壓塔。塔的工作壓力一般為0.05～0.06mpa。以富氧液體為原料進行分離， 取得高純度氧和氮產品。
（3）冷凝蒸發器（簡稱主冷凝器）。一般介於上下塔之間。上塔通過主冷凝器，從下塔取得熱量，使液氧蒸發。
下塔通過主冷凝器，從上塔取得冷量，使氮氣冷凝。冷凝器主要有短管式，長管式，板式等幾種結構。
雙級精餾塔的工作過程：原料空氣冷卻到或接近飽和狀態，以下塔的工作壓力進入塔釜，空氣自下而上經過每一塊塔板參入精餾，在下塔頂得到高純氮氣。 氮氣在主冷凝中全部被冷凝，一部分作為下塔的回流液，自上而下沿塔板下流，與氣體進行熱質交換，最後可在塔釜中得到含氧為35～40%的液空；另一部分經液氮節流閥降壓後進入上塔頂部作為回流液。
下塔頂部氮氣的純度取決於下塔板數的多少，一般為97～99.999%n2，
圖3 雙級精餾塔下塔釜中的液空，經節流閥降壓後送入上塔中部。節流
圖3雙級精餾塔
後液空中的氧濃度為41%，與其平衡的氣相中氧濃度可達16%高氧的提取率，在液空進料口上方需設定一部分塔板，並以下塔節流後的液氮作為回流液，使氧、氮繼續精餾分離，可在上塔頂獲得高純度氮氣。液空進料口以上的上塔部分，主要用於氧氣分離，通常稱為精餾段或濃縮段。液空從上塔中部進料以後，沿塔板逐塊下流，與上公升蒸汽在塔板上進行熱質交換，這樣可在上塔底得到純液氧。
液氧在主冷凝器中蒸發後，一部分作為產品引出（氣氧產品時）；另一部分作為上塔精餾用的上公升蒸汽。液空進料口以下的這部分上塔，主要起著氧氬分離的作用，通常稱為提餾段或蒸餾段。
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