食品分离技术论文(2)
食品分离技术论文篇二
空气分离安全技术
【摘要】在我国越来越多的工业生产需要在特定的条件下进行，空气分离安全技术在现代的特殊产业中已经广为应用，比如在液化气中、医院制氧中、煤化工工业中等等，空气分离技术在这些产业中是一个非常重要的部分，是此部分产业正常运行发展的核心基础。本文主要讨论空气分离安全技术的关键要点和发展。
【关键词】液化天然气空气分离，机载膜空气分离，空气分离技术发展
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：
一.前言
空气分离是一种高耗电的行业，其生产的产品氧气、氮气、氩气等在化工、钢铁、医药业、冶金、食品等行业中的应用越来越广，针对日益紧张的电力能源，液化天然气在民用和工业用气的增加及空分市场的激烈竞争，降低生产产品的单耗就越来越重要。液化天然气冷量的回收对空气分离装置来说，是一个新机遇，也是一个新的挑战。我们应该抓住机遇，迎接挑战。
二.液化天然气空气分离技术应用
1 .LNG冷量回收利用技术简介
LNG是天然气的一种独特的储存和运输形式，它有利于天然气的远距离运输，有利于边远天然气的回收，降低天然气的储存成本，有利于天然气应用中的调峰。同时，由于天然气在液化前进行了净化处理，所以它比管道运输的天然气更为洁净。生产LNG的动力及公用设施耗电量约为850KWH/H。而在LNG接收站，一般又需将LNG通过气化器气化后使用，气化时放出大量的冷量，其值大约为837KJ/KG(包括LNG的气化潜热和气态天然气从储存温度复热到环境温度的显热)。这部分冷能通常在天然气汽化器中随海水或空气被舍弃，造成能源的极大浪费。通过特定工艺技术利用LNG冷量，可以达到节省能源，提高经济效益的目的。
2 .LNG冷量回收在空气分离安全技术中的应用
通常的低温环境都是由电力驱动的机器制冷产生的，由制冷原理可知，随着温度的降低，其消耗的电能将急剧增加。在一定的低温蒸发范围内，蒸发温度降低1K，能耗要增加10%。利用回收的LNG冷能和两级压缩式制冷机冷却空气制取液氮、液氧、液氩，电能消耗也可减少50%(原来生产1立方米的液氧电耗为1.2KWH，采用LNG冷量回收的方法可使电耗减少0.5KWH)，水耗减少30%，这样就会大大降低液氧、液氮、液氩的生产成本，具有可观的经济效益。
3 .LNG冷能空气分离技术特点
(一)一是在离LNG最接近的温度位对其冷能加以利用，有用能利用率高
(二)是可以在较低的能耗指标下得到大量的液态产品。
(三)是可以缩短空分流程的起动时间，因为传统流程靠透平膨胀机产冷，冷量需要逐渐积累，而LNG则可以瞬间释放出大量高品位的冷能。
4 .利用LNG冷量的空气分离工艺流程设计简述
空气经过滤器除去灰尘和杂质后进入压缩机压缩至5.8bar，经氮水预冷系统后，进入分子筛纯化器除去其中的水分、二氧化碳和其它碳氢化合物，干燥而洁净的空气进入换热器中与污氮和循环氮气换热并将至饱和温度后进入下塔底部。在下塔顶部抽出一股循环氮气，在主换热器中复热后，经过循环氮气压缩机加压和冷冻机组冷却，达到300K，23bar。然后在LNG换热器中与LNG换热，利用LNG的冷量使循环氮气温度降到118K，节流后返回下塔，液氧产品从冷凝蒸发器引出，液氮产品从下塔液氮槽抽出节流进入上塔顶部后进出。
三.机载膜中空气分离安全技术
机载膜空气分离安全技术的用途就是提供飞机油箱惰性化技术所需要的富氮气体。本文通过在地面建立情化系统模拟试验台，对国内某厂生产的膜机载空气分离装置展开了较为系统的理论分析及试验研究。研究结果表明：
1 .输入空气压力、输出产品气流量和海拔高度(环境背压)均对膜装置的分离性能有着重要的影响，尤其在低海拔高度下，当输入空气压力较低、而输出产品气流量要求较大时，该影响更为显著。
2 .无论在什么海拔高度条件下，环境温度对膜装置分离性能均有一定影响。3 .输入空气温度对膜装置分离性能的影响较小。
四.制氧站空气分离安全技术应用
目前，空气分离制取氧、氮等产品的方式有三种：变压吸附、膜分离和深冷法。前两种是常温下空气分离，第三种是低温下空气分离。
1 .变压吸附与深冷法比较各有特点：首先，变压吸附流程简单，设备数量少，主要设备仅为鼓风机、吸附塔、贮气罐、真空泵和一些阀门。
(一)深冷空分装置流程较为复杂，主要设备包括空压机、预冷器、纯化器、换热器、膨胀机、空分塔、氧压机、氮压机等诸多设备。其次，变压吸附基建费用少，对厂房要求不高。
(二)深冷空分装置设备复杂，安装周期长，基建投资高。
(三)变压吸附启动时间短，维修费用低;深冷空分装置操作较为复杂，启动时间长，维修费用多。
(四)变压吸附产品单一，氧气纯度低(93%)，产量少(一般在5000m³/h以下)，不能生产氩;深冷法可以同时生产出高纯度的氧(99.6%)、氮(99.999%)、氩(99.999%)，产量较高，而其液体产品的体积仅约为气体的八百分之一，所以产品非常便于经济的储存和运输。
2 .膜分离技术与深冷法、变压吸附相比较，具有设备简单，启动时间短，投资少，由于不需要加压设备，故其简易程度超过了变压吸附;但也同样存在产量低，产品纯度低，氮气纯度仅为95%。钢铁企业一般选用的是深冷法。
3 .制氧原理及改进措施
深冷分离工艺的基本原理是:空气经压缩、冷却和液化后，利用空气中氧、氮、氩沸点不同，采用多次蒸发、多次冷凝的方法进行精馏分离得到产品氧、氮、氩。再按不同用途将产品加压、贮存和输送供给用户。
五. 我国空气分离安全技术发展
以往的空气分离安全主要方法是经过氟利昂冷冻机及膨胀透平来制冷把空气液化，分离为液态氧气、氮气及氩气等，运用LNG冷能技术能够进行空气分离，通过氮气循环方式进行冷却实现的。通常生产1m³液化空气需要0.756kWh冷却能，可运用LNG低温特点，不仅可以降低建设费用，还能够节省电力消耗，电消耗会降低50%，其水消耗也会降低30%，从而降低了液氧及液氮生产成本，获得良好经济效益，低成本液氮可应用到半导体器件生产、真空冷阱、金属处理等，运用液氧制取还可以获得高纯度臭氧，应用在污水处理方面。空气分离是LNG冷能利用技术里最常见的，并且被很多国家所应用，我国对这种冷能技术应用也很重视。
六.结束语
工业发展的基础是技术的应用，随着科学技术的不断发展和更新，越来越多先进的科学技术不断的问世，近年来,在蓬勃发展的工业项目中,4 500m³/h、9 000m³/h等大型空气分离安全技术得到了应用。在应用中这些技术的出现为人们带来的不仅仅是知识技术，更是生产力的提高和生产发式的进步，我们在学习知识的时候，更应该活学活用，把它们应用到实际的生产生活中，以此来服务人民，服务社会，提高效率和质量。
参考文献：
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[2]曹文胜，林文胜，关集迎.液化天然气的冷量利用.制冷.2005年12月.
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[5] 吴绍刚. 适用于联合钢铁企业的制氧流程初步构想[J]. 深冷技术
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