氣體深冷分離操作指南

本書面向低溫空氣分離裝置的操作者和管理者，按照低溫空氣分離裝置的操作過程，介紹了氣體深冷分離操作的基礎(chǔ)知識、典型流程、設(shè)備操作維護內(nèi)容及注意事項、故障分析及處理方法、典型案例分析等內(nèi)容，涉及預(yù)處理系統(tǒng)、空氣預(yù)冷系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、空氣分餾系統(tǒng)、稀有氣體提取裝置、液體儲存設(shè)備、常規(guī)化驗及分析儀器。

叢書序

前言

第一章 空氣分離基礎(chǔ)知識

第一節(jié) 低溫技術(shù)的基礎(chǔ)知識

第二節(jié) 空氣等低溫工作介質(zhì)的性質(zhì)

第三節(jié) 獲得低溫的方法

第四節(jié) 空氣分離的方法

第五節(jié) 空氣分離的精餾原理及設(shè)備

第二章 預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)備的操作與維護

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 濕式過濾器的操作與維護

第三節(jié) 袋式空氣過濾器的操作與維護

第四節(jié) 自潔式空氣過濾器的操作與維護

第三章 空氣預(yù)冷系統(tǒng)的操作與維護

第一節(jié) 空氣預(yù)冷系統(tǒng)的工藝流程及基本原理

第二節(jié) 空氣預(yù)冷系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點及功能

第三節(jié) 空氣預(yù)冷系統(tǒng)的安裝、使用和維護

第四節(jié) 冷水機的操作與維護

第五節(jié) 空氣預(yù)冷系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的問題及解決方法

第四章 空氣凈化系統(tǒng)的操作與維護

第一節(jié) 概述

第二節(jié) 自清除原理

第三節(jié) 自清除系統(tǒng)的操作與維護

第四節(jié) 分子篩吸附系統(tǒng)的吸附機理和附屬設(shè)備

第五節(jié) 分子篩系統(tǒng)的操作與維護

第六節(jié) 分子篩吸附系統(tǒng)操作中應(yīng)注意的幾個問題

第五章 制冷系統(tǒng)的操作與維護

第一節(jié) 風機制動膨脹機的操作與維護

第二節(jié) 發(fā)電機制動膨脹機的操作與維護

第三節(jié) 增壓透平膨脹機的操作與維護

第四節(jié) 中壓透平膨脹機的操作與維護

第六章 換熱系統(tǒng)的操作與維護

第一節(jié) 空氣分離用換熱器分類

第二節(jié) 板式換熱器的操作與維護

第七章 空氣分餾系統(tǒng)的操作與維護

第一節(jié) 小型空氣分餾裝置的操作原理

第二節(jié) 中小型空氣分餾裝置的正常調(diào)節(jié)

第三節(jié) 空氣分餾裝置的加溫、吹除和清洗

第四節(jié) 小型空氣分餾設(shè)備典型操作

第五節(jié) 切換式全低壓型空氣分餾裝置的操作原理

第六節(jié) 大型空氣分餾裝置操作

第七節(jié) 分餾塔的故障及處理

第八章 稀有氣體提取裝置的操作與維護

第一節(jié) 稀有氣體的應(yīng)用

第二節(jié) 空氣精餾制氬的影響因素

第三節(jié) 氬制取的流程

第四節(jié) 工藝氬的制取

第五節(jié) 精氬的制取

第六節(jié) 氖、氦的提取

第七節(jié) 氪、氙的提取

第九章 液體儲存設(shè)備操作與維護

第一節(jié) 全低壓粉末平底液體儲存設(shè)備的操作與維護

第二節(jié) 真空粉末液體儲存的操作與維護

第三節(jié) 真空管道的操作與維護

第四節(jié) 汽化器的操作與維護

第五節(jié) 液化裝置的操作與維護

第十章 常規(guī)化驗及分析儀器的操作與維護

第一節(jié) 氣體分析基礎(chǔ)知識

第二節(jié) 制氧工藝中的化學檢驗

第三節(jié) 工業(yè)氧的純度分析

第四節(jié) 工業(yè)氮的純度分析

第五節(jié) 目視比色分析法測量氣體中的微量氧

第六節(jié) 便攜式微量氧分析儀的操作與維護

第七節(jié) 便攜式露點儀的操作與維護

第八節(jié) 色譜分析方法原理

第九節(jié) 色譜分析方法在制氧工藝中的操作與維護

第十節(jié) 在線分析儀的基本原理

第十一章 空氣分離裝置的事故案例

第一節(jié) 典型事故案例

第二節(jié) 國內(nèi)同類型設(shè)備的重大安全事故

附錄 復(fù)習題及參考答案

附錄A 初級工復(fù)習題

附錄B 中級工復(fù)習題

附錄C 高級工復(fù)習題

附錄D 參考答案

參考文獻2100433B

出版社：機械工業(yè)出版社

圖書類別：工業(yè)氣體

書名：氣體深冷分離操作指南

叢書名：冶金動力職業(yè)技能培訓系列教材

書號：978-7-111-32583-3

作者：李耀 張衛(wèi) 主編

出版日期：2011年2月

開本：大32

頁數(shù)：328頁

字數(shù)：273千字

定價：24.00元

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，低溫法空氣分離裝置在冶金、化工、煤化工、航天等行業(yè)中己廣泛地使用。近幾年空氣分離技術(shù)不斷發(fā)展，逐步呈現(xiàn)大型化、現(xiàn)代化，自動化程度越來越高的趨勢。為了提升駕馭大型化、現(xiàn)代化氣體空分設(shè)備的能力，全面提升操作崗位人員的技術(shù)能力，是有效地開展職工技術(shù)學習和能力訓練，我們組織編寫了《氣體深冷分離操作指南》。

本書是冶金動力職業(yè)技能培訓系列教材中的一本，主要講述低溫法氣體分離裝置及其配套設(shè)備的操作和維護技術(shù)，適用于崗位技能培訓。對專業(yè)理論知識以必需和夠用為原則，重點突出實際操作技能，可操作性強，具有通俗性、針對性、實用性和廣泛性的特點。希望本書能對低溫空氣分離裝置的操作者和管理者有所幫助口通過學習操作案例和事故案例，避免生產(chǎn)過程中的操作失誤；通過學習空氣分離系統(tǒng)的操作和維護，提高崗位系統(tǒng)意識，協(xié)調(diào)好系統(tǒng)之間的關(guān)系，做好設(shè)備安裝管理工作，做好設(shè)備操作及保養(yǎng)，保證正常生產(chǎn)秩序的進行。

本書是許多工程技術(shù)人員在統(tǒng)一提綱下分別編寫的，主編：李耀、張衛(wèi)，參編人員有李軍、陳利斌、楊毅坤、帥勇氏、王文峰、高國強、李獻平、李宏、李建坡、趙玲、何安國、葛蘭、仝獻華、李歡樂、王建讓、韓文慶、陳和林，全書由李軍統(tǒng)稿。

由于我們的技術(shù)視野和技術(shù)積累有限，編寫經(jīng)驗不足，書中難免存在錯、漏之處，歡迎讀者朋友指正。

工業(yè)上廣泛采用的深冷分離方法有低壓法和高壓法兩種。前者脫甲烷塔在 0.6～0.7MPa的低壓下操作，后者脫甲烷塔在約3.0MPa下操作。低壓法的特點是在低壓下甲烷與乙烯的相對揮發(fā)度增大。這在提餾段要求釜液甲烷含量低時更顯得重要。另外，利用分氫過程冷凝的重組分由高壓節(jié)流至低壓脫甲烷塔時，能夠蒸發(fā)部分甲烷并使液體降溫，因此可降低該塔的回流比，從而節(jié)省能量。但塔頂溫度低至-130℃，需用甲烷－乙烯-丙烯三級制冷,使系統(tǒng)復(fù)雜化，低溫鋼材用量也相應(yīng)增多。高壓法的脫甲烷塔塔頂溫度為-96℃,只需用乙烯作制冷劑，制冷系統(tǒng)簡單，低溫鋼材用量少；其缺點是壓力增加，相對揮發(fā)度減小，不利于組分分離，需加大塔的回流比，能耗增大。

以輕柴油為裂解原料的裂解氣高壓法順序分離流程（見圖）為例，分離步驟是：①裂解氣經(jīng)冷卻預(yù)分餾除去重組分后，進入五段的透平壓縮機。壓縮后的氣體，進入裝填分子篩的干燥器中，干燥后的氣體同各種冷物料、丙烯制冷劑和乙烯制冷劑進行熱交換。冷凝的液態(tài)烴根據(jù)輕重分別進入脫甲烷塔塔板相應(yīng)的位置，即多股進料。未冷凝的富氫氣體可作為乙炔加氫的氫氣來源，或進一步用變壓吸附法提高濃度以得到產(chǎn)品氫氣。②脫甲烷塔頂操作壓力3.4MPa、溫度－96℃，用蒸發(fā)-101℃乙烯冷卻，塔釜用冷凝氣相丙烯再沸。③脫甲烷塔釜液流入脫乙烷塔,此塔頂部分出的乙烯-乙烷餾分與氫混合后進入乙炔轉(zhuǎn)化塔脫炔，用氧化鋁載體上的鈀催化劑，使乙炔轉(zhuǎn)化為乙烯或乙烷,殘存乙烴僅1～2ppm。加氫后的氣體脫除加氫過程所生成的少量聚合物(綠油)后，進入乙烯精餾塔。產(chǎn)品乙烯從塔頂?shù)?8塊側(cè)線抽出；塔頂排出因加氫帶入的甲烷，并返回壓縮機三段以回收其中伴隨的乙烯；塔底的乙烷則作為裂解原料送入裂解爐。④脫乙烷塔的釜液進入脫丙烷塔,釜溫達109℃,在此溫度下,雙烯烴有聚合的傾向。故另有備用再沸器以便定期切換及清理。塔頂C3餾分含丙烯約90%,進行加氫除去甲基乙炔與丙二烯后，可作為化學級丙烯產(chǎn)品。為了獲得聚合級產(chǎn)品,則要用精餾法除去少量C2，再進入丙烯精餾塔,分離丙烷。⑤脫丙烷塔底物料送入脫于烷塔，塔頂餾出的碳四餾分可作商品出售或用于抽提丁二烯與丁烯。塔底得到碳五以上裂解汽油。

天然氣深冷分離，利用天然氣所含各組分沸點的差別，在約-100°C以下的低溫分離回收其中某些組分的過程。

工業(yè)上通常將-100°C以下的低溫冷凍，稱為深度冷凍，簡稱深冷。在天然氣化工中，深冷分離法用于分離回收濕性天然氣中C2以上烴，即天然氣凝析液（NGL）；生產(chǎn)液化天然氣以方便天然氣的貯存和運輸；用于富氮天然氣的脫氮以提高熱值；以及從富氦天然氣中分離回收氦。天然氣凝析液的分離　早期主要采用吸附法、常溫油吸收法和低溫油吸收法，現(xiàn)在廣泛使用深冷法，采用以下兩種工藝流程。冷凝法　用高壓天然氣的節(jié)流致冷效應(yīng)，使C2以上烴冷凝分離。由于單純的節(jié)流效應(yīng)是一個等焓過程，冷凝效率低，往往須同時用外加的輔助冷凍循環(huán)來提高制冷效果。如丙烷制冷循環(huán)冷卻至-37°C，此時約有50％的重烴被冷凝；未凝氣體進一步用乙烯制冷循環(huán)，冷卻至-93°C，全部丁烷、約99％丙烷和約87％乙烷從原料天然氣中冷凝析出。冷凝液再分別在脫乙烷塔、脫丙烷塔和脫丁烷塔中精餾，得到乙烷、丙烷、丁烷餾分和凝析油。膨脹機法　利用天然氣在透平膨脹機中降壓膨脹作外功，而使溫度急劇下降，達到低溫。在其工藝流程（圖1)中，天然氣在5.1MPa壓力下經(jīng)過一系列換熱，冷卻至-54°C，此時約有54％的C2以上烷烴冷凝。未凝氣體進入透平膨脹機膨脹至1.67MPa，溫度下降至-93°C，使余下的C2以上烷烴此時液化。然后再經(jīng)逐級精餾可得到乙烷、丙烷、丁烷餾分。該工藝過程是等熵過程，不但能提高烴的回收率，而且能作外功，可用來帶動壓縮機輸送氣體。因此，能合理回收利用天然氣本身的機械能，具有先進的經(jīng)濟性，在美國得到廣泛應(yīng)用。天然氣中提氦　目前世界各國從天然氣提取氦氣，廣泛采用部分冷凝法（圖2），使天然氣中除氦和氫外其余組分全部冷凝脫除而獲得粗氦。生產(chǎn)過程包括天然氣預(yù)凈化（脫除水分、二氧化碳和硫化氫）、粗氦制取及氦精制。有時還與天然氣的液化或氮的液化過程相結(jié)合。粗氦的制取通常需經(jīng)二次冷凝過程。第一次冷凝得到氦含量為5％以上的一次粗氦(自氦汽提塔頂出來)，再經(jīng)第二次冷凝得到氦含量為60％～90％的二次粗氦（自氦精餾塔頂出來）。第一次冷凝的冷源通常為沸騰的液甲烷，冷凝壓力按天然氣組分的氣－液相平衡條件確定，一般要求粗氦中無C2以上的烷烴餾分。凈化后并經(jīng)預(yù)冷的天然氣，在冷凝蒸發(fā)塔中借釜液的蒸發(fā)，將溶于液烴中的氦釋放出來，釜液中溶解的氦要求小于10ppm。提取二次粗氦的冷源，通常為常壓沸騰的液氮或負壓沸騰的液甲烷，冷凝壓力仍由相平衡條件確定。工藝上要求二次粗氦中的甲烷含量小于1％。提取二次粗氦的設(shè)備也系冷凝蒸發(fā)塔，同樣要求釜液中溶解的氦量越少越好。當天然氣的壓力為2.1MPa，冷凝溫度為-153°C時，氣相中氦濃度被濃縮到60％左右，此時溶解于液相中的氦量約為總氦量的14％，因此氦的提取率最高不超過86％。為了提高收率，60年代以后對冷凝法作了許多改進，如采用帶有汽提和精餾的部分冷凝、部分冷凝與液體逐級膨脹相結(jié)合、復(fù)式精餾塔等新工藝，以最大限度地回收溶解的氦。（見彩圖）天然氣液化　采用深冷法將天然氣液化，以滿足天然氣的輸送和城市煤氣高峰負荷的調(diào)節(jié)。有兩種基本制冷循環(huán)工藝：階式循環(huán)和膨脹機循環(huán)。世界上廣泛采用的方法是階式制冷循環(huán)法，常用液態(tài)丙烷、乙烯和甲烷蒸發(fā)所產(chǎn)生的低溫使天然氣逐級冷卻、液化。天然氣經(jīng)預(yù)處理用分子篩干燥脫水至露點(-73°C)，再經(jīng)各級冷凍制冷循環(huán)逐步冷卻至－147°C，此時天然氣中乙烷、丙烷、丁烷等大部分都已冷凝分離，只有甲烷在此溫度下仍為氣體，隨后把-147°C的天然氣壓力從4.12MPa快速降至常壓，溫度進一步下降，使甲烷液化。60年代后期出現(xiàn)了混合制冷劑循環(huán)工藝，用天然氣中分離出來的乙烷、丙烷、丁烷和氮的混合物作為制冷劑，以提高制冷循環(huán)的效率。 2100433B

2018年5月14日，《土壤質(zhì)量—土壤氣體采樣指南》發(fā)布。

2018年12月1日，《土壤質(zhì)量—土壤氣體采樣指南》實施。