食品分離技術(shù)論文(2)
食品分離技術(shù)論文
食品分離技術(shù)論文篇二
空氣分離安全技術(shù)
【摘要】在我國(guó)越來(lái)越多的工業(yè)生產(chǎn)需要在特定的條件下進(jìn)行，空氣分離安全技術(shù)在現(xiàn)代的特殊產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)廣為應(yīng)用，比如在液化氣中、醫(yī)院制氧中、煤化工工業(yè)中等等，空氣分離技術(shù)在這些產(chǎn)業(yè)中是一個(gè)非常重要的部分，是此部分產(chǎn)業(yè)正常運(yùn)行發(fā)展的核心基礎(chǔ)。本文主要討論空氣分離安全技術(shù)的關(guān)鍵要點(diǎn)和發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】液化天然氣空氣分離，機(jī)載膜空氣分離，空氣分離技術(shù)發(fā)展
中圖分類(lèi)號(hào)：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一.前言
空氣分離是一種高耗電的行業(yè)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品氧氣、氮?dú)?、氬氣等在化工、鋼鐵、醫(yī)藥業(yè)、冶金、食品等行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣，針對(duì)日益緊張的電力能源，液化天然氣在民用和工業(yè)用氣的增加及空分市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，降低生產(chǎn)產(chǎn)品的單耗就越來(lái)越重要。液化天然氣冷量的回收對(duì)空氣分離裝置來(lái)說(shuō)，是一個(gè)新機(jī)遇，也是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。我們應(yīng)該抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)。
二.液化天然氣空氣分離技術(shù)應(yīng)用
1 .LNG冷量回收利用技術(shù)簡(jiǎn)介
LNG是天然氣的一種獨(dú)特的儲(chǔ)存和運(yùn)輸形式，它有利于天然氣的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，有利于邊遠(yuǎn)天然氣的回收，降低天然氣的儲(chǔ)存成本，有利于天然氣應(yīng)用中的調(diào)峰。同時(shí)，由于天然氣在液化前進(jìn)行了凈化處理，所以它比管道運(yùn)輸?shù)奶烊粴飧鼮闈崈?。生產(chǎn)LNG的動(dòng)力及公用設(shè)施耗電量約為850KWH/H。而在LNG接收站，一般又需將LNG通過(guò)氣化器氣化后使用，氣化時(shí)放出大量的冷量，其值大約為837KJ/KG(包括LNG的氣化潛熱和氣態(tài)天然氣從儲(chǔ)存溫度復(fù)熱到環(huán)境溫度的顯熱)。這部分冷能通常在天然氣汽化器中隨海水或空氣被舍棄，造成能源的極大浪費(fèi)。通過(guò)特定工藝技術(shù)利用LNG冷量，可以達(dá)到節(jié)省能源，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。
2 .LNG冷量回收在空氣分離安全技術(shù)中的應(yīng)用
通常的低溫環(huán)境都是由電力驅(qū)動(dòng)的機(jī)器制冷產(chǎn)生的，由制冷原理可知，隨著溫度的降低，其消耗的電能將急劇增加。在一定的低溫蒸發(fā)范圍內(nèi)，蒸發(fā)溫度降低1K，能耗要增加10%。利用回收的LNG冷能和兩級(jí)壓縮式制冷機(jī)冷卻空氣制取液氮、液氧、液氬，電能消耗也可減少50%(原來(lái)生產(chǎn)1立方米的液氧電耗為1.2KWH，采用LNG冷量回收的方法可使電耗減少0.5KWH)，水耗減少30%，這樣就會(huì)大大降低液氧、液氮、液氬的生產(chǎn)成本，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
3 .LNG冷能空氣分離技術(shù)特點(diǎn)
(一)一是在離LNG最接近的溫度位對(duì)其冷能加以利用，有用能利用率高
(二)是可以在較低的能耗指標(biāo)下得到大量的液態(tài)產(chǎn)品。
(三)是可以縮短空分流程的起動(dòng)時(shí)間，因?yàn)閭鹘y(tǒng)流程靠透平膨脹機(jī)產(chǎn)冷，冷量需要逐漸積累，而LNG則可以瞬間釋放出大量高品位的冷能。
4 .利用LNG冷量的空氣分離工藝流程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述
空氣經(jīng)過(guò)濾器除去灰塵和雜質(zhì)后進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮至5.8bar，經(jīng)氮水預(yù)冷系統(tǒng)后，進(jìn)入分子篩純化器除去其中的水分、二氧化碳和其它碳?xì)浠衔铮稍锒鴿崈舻目諝膺M(jìn)入換熱器中與污氮和循環(huán)氮?dú)鈸Q熱并將至飽和溫度后進(jìn)入下塔底部。在下塔頂部抽出一股循環(huán)氮?dú)?，在主換熱器中復(fù)熱后，經(jīng)過(guò)循環(huán)氮?dú)鈮嚎s機(jī)加壓和冷凍機(jī)組冷卻，達(dá)到300K，23bar。然后在LNG換熱器中與LNG換熱，利用LNG的冷量使循環(huán)氮?dú)鉁囟冉档?18K，節(jié)流后返回下塔，液氧產(chǎn)品從冷凝蒸發(fā)器引出，液氮產(chǎn)品從下塔液氮槽抽出節(jié)流進(jìn)入上塔頂部后進(jìn)出。
三.機(jī)載膜中空氣分離安全技術(shù)
機(jī)載膜空氣分離安全技術(shù)的用途就是提供飛機(jī)油箱惰性化技術(shù)所需要的富氮?dú)怏w。本文通過(guò)在地面建立情化系統(tǒng)模擬試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)國(guó)內(nèi)某廠生產(chǎn)的膜機(jī)載空氣分離裝置展開(kāi)了較為系統(tǒng)的理論分析及試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：
1 .輸入空氣壓力、輸出產(chǎn)品氣流量和海拔高度(環(huán)境背壓)均對(duì)膜裝置的分離性能有著重要的影響，尤其在低海拔高度下，當(dāng)輸入空氣壓力較低、而輸出產(chǎn)品氣流量要求較大時(shí)，該影響更為顯著。
2 .無(wú)論在什么海拔高度條件下，環(huán)境溫度對(duì)膜裝置分離性能均有一定影響。3 .輸入空氣溫度對(duì)膜裝置分離性能的影響較小。
四.制氧站空氣分離安全技術(shù)應(yīng)用
目前，空氣分離制取氧、氮等產(chǎn)品的方式有三種：變壓吸附、膜分離和深冷法。前兩種是常溫下空氣分離，第三種是低溫下空氣分離。
1 .變壓吸附與深冷法比較各有特點(diǎn)：首先，變壓吸附流程簡(jiǎn)單，設(shè)備數(shù)量少，主要設(shè)備僅為鼓風(fēng)機(jī)、吸附塔、貯氣罐、真空泵和一些閥門(mén)。
(一)深冷空分裝置流程較為復(fù)雜，主要設(shè)備包括空壓機(jī)、預(yù)冷器、純化器、換熱器、膨脹機(jī)、空分塔、氧壓機(jī)、氮壓機(jī)等諸多設(shè)備。其次，變壓吸附基建費(fèi)用少，對(duì)廠房要求不高。
(二)深冷空分裝置設(shè)備復(fù)雜，安裝周期長(zhǎng)，基建投資高。
(三)變壓吸附啟動(dòng)時(shí)間短，維修費(fèi)用低;深冷空分裝置操作較為復(fù)雜，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，維修費(fèi)用多。
(四)變壓吸附產(chǎn)品單一，氧氣純度低(93%)，產(chǎn)量少(一般在5000m³/h以下)，不能生產(chǎn)氬;深冷法可以同時(shí)生產(chǎn)出高純度的氧(99.6%)、氮(99.999%)、氬(99.999%)，產(chǎn)量較高，而其液體產(chǎn)品的體積僅約為氣體的八百分之一，所以產(chǎn)品非常便于經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
2 .膜分離技術(shù)與深冷法、變壓吸附相比較，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，啟動(dòng)時(shí)間短，投資少，由于不需要加壓設(shè)備，故其簡(jiǎn)易程度超過(guò)了變壓吸附;但也同樣存在產(chǎn)量低，產(chǎn)品純度低，氮?dú)饧兌葍H為95%。鋼鐵企業(yè)一般選用的是深冷法。
3 .制氧原理及改進(jìn)措施
深冷分離工藝的基本原理是:空氣經(jīng)壓縮、冷卻和液化后，利用空氣中氧、氮、氬沸點(diǎn)不同，采用多次蒸發(fā)、多次冷凝的方法進(jìn)行精餾分離得到產(chǎn)品氧、氮、氬。再按不同用途將產(chǎn)品加壓、貯存和輸送供給用戶。
五. 我國(guó)空氣分離安全技術(shù)發(fā)展
以往的空氣分離安全主要方法是經(jīng)過(guò)氟利昂冷凍機(jī)及膨脹透平來(lái)制冷把空氣液化，分離為液態(tài)氧氣、氮?dú)饧皻鍤獾?，運(yùn)用LNG冷能技術(shù)能夠進(jìn)行空氣分離，通過(guò)氮?dú)庋h(huán)方式進(jìn)行冷卻實(shí)現(xiàn)的。通常生產(chǎn)1m³液化空氣需要0.756kWh冷卻能，可運(yùn)用LNG低溫特點(diǎn)，不僅可以降低建設(shè)費(fèi)用，還能夠節(jié)省電力消耗，電消耗會(huì)降低50%，其水消耗也會(huì)降低30%，從而降低了液氧及液氮生產(chǎn)成本，獲得良好經(jīng)濟(jì)效益，低成本液氮可應(yīng)用到半導(dǎo)體器件生產(chǎn)、真空冷阱、金屬處理等，運(yùn)用液氧制取還可以獲得高純度臭氧，應(yīng)用在污水處理方面?？諝夥蛛x是LNG冷能利用技術(shù)里最常見(jiàn)的，并且被很多國(guó)家所應(yīng)用，我國(guó)對(duì)這種冷能技術(shù)應(yīng)用也很重視。
六.結(jié)束語(yǔ)
工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)是技術(shù)的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，越來(lái)越多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)不斷的問(wèn)世，近年來(lái),在蓬勃發(fā)展的工業(yè)項(xiàng)目中,4 500m³/h、9 000m³/h等大型空氣分離安全技術(shù)得到了應(yīng)用。在應(yīng)用中這些技術(shù)的出現(xiàn)為人們帶來(lái)的不僅僅是知識(shí)技術(shù)，更是生產(chǎn)力的提高和生產(chǎn)發(fā)式的進(jìn)步，我們?cè)趯W(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)候，更應(yīng)該活學(xué)活用，把它們應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)生活中，以此來(lái)服務(wù)人民，服務(wù)社會(huì)，提高效率和質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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