4、工艺系统

 

       4.0.1 由于这次本规范的修订，将适用范围从低温法空气分离拓寛到低温法和常温法空气分离；规模由300Nm3/h-02以下，扩大到到任意规模，因此氧气站的工艺系统有了更多的选择，可以是低温法或常温法，常温法中有变压吸附和膜分离，低温法中有内压缩流程和外压缩流程等。每种工艺和流程的产品品种、産量、纯度和能耗不同,各自具有不同的特点和适用于不同的用户。本条列出了在选用氧气站工艺系统时应考虑的六个方面主要因素,这些因素是相互关联不可分割的，如，当用户规模较大(>10000 Nm3/h02)，产品品种多.氧气純度大于95%,或同时需要液体产品时,应选用低温法空分工艺；当仅需要氧气或氮气单一产品，且氧气度小于95%（如高炉.电炉.煤气化等）,或规模较小时,可选用常温变压吸附工艺。它具有投资少，开车起动快；当用氧压力高（4∽9MPa），需要液体产品多时，可选用低温法的内压缩流程；当用氧压力不高（＜3MPa〉，而电价较高时，可采用低温法的外压缩流程……等等。总之，应根据具体项目的要求，具体条件进行技术经济比较后，选用合适的氧气站的工艺系统，一般对于低温法和常温变压吸附法空分设备比较见表4。

 

 

 

       4.0.2 本条对低温法空分系统的设备组成及其技术要求做出的规定。

       1、低温法空分设备是将空气液化后利用各组份的沸点差进行精馏分离的，因此原料空气必须加压以提供液化分离所需的动能，所以本条第一项、第二项对原料空气压缩机及其空气过滤器进行规定。据了解，全低压流程空压机的出口压力大多为0.55∽0.8MPA；用于煤气化联合循环的空分设备,当要利用燃气轮机的多余空气时,有时将原料空气压缩机的出口压力提高到1.0MPa,同时也提高了产品出冷箱的压力，所以本规范规定“宜不超过1.0MPa”。原料空气过滤器；对于离心式压缩机为确保高速叶片的正常运行，要求严格控制过滤精度，目前大多采用自洁式空气过滤器，它与布袋式过滤器相比，具有过滤效率高，维护方便，可保证压缩机连续运转三年以上。对活塞式空压机也有采用拉西环的。

       2、预冷装置是利用汚氮的冷量冷却加压后的原料空气，冷却降温后的空气饱和水含量下降，同时提高分子筛和Al203对水份和CO2的吸附容量，两者都导致分子筛和Al203数量减少，并降低再生能耗。但是当原料空压机设有后冷却器或分子筛吸附器再生采用变压吸附工艺时，为节省投资和减少带水危险，也可以不设预冷系统，国内外都有此类工程实例。/Page/

       4、分子筛吸附器可以是单层床或双层床，单层床仅設13X分子筛，双层床是分子筛加Al203。13X分子筛可以同时吸附水份. CO2 和大部分碳氢化合物, Al203可以吸附水份,将它设在分子筛前可以减少13X数量和再生温度。根据国内外厂商技术资料和工程实例,原料空气经纯化器纯化后,CO2含量≤1PPm,水份含量为露点-70℃(相当于2.6PPm),由于13X的吸附顺序是先水份后CO2,故通常只测量出口空气的CO2含量,只要CO2含量小于1PPm,露点均可小于-70℃。

       1997年5月和12月，我国抚顺和马来西亚先后发生了设有膜式主冷凝蒸发器空分设备的爆炸事故，经过各国空分公司专家的调研分析达成共识：爆炸事故是由于原料空气中的氧化亚氮（N20）引起。N2O沸点高、挥发度低、溶解度小，与水份、CO2一样属于易堵塞组分,一旦在主冷凝蒸发器中由于某种原因使N2O以固体状态析出后,极易形成“干蒸发”或“死端沸腾”，而造成碳氢化合物的聚集，从而引发安全问题。这种风险在膜式主冷凝蒸发器中尤为突出。根据有关资料介绍，13X分子筛对N2O的脫除率为85∽90%，如需进一步清除，应在13X上部增设专用分子筛，因此本条规定氧化亚氮脱降率应高于80%。

 

       5、采用分子筛常温净化的低温法空分设备中，通常不设液氧或液空吸附器，只有当采用了膜式主冷凝蒸发器，或环境条件不好,或主冷液氧流动性差时,才考虑设置液氧或液空吸附器。并且由于设置液氧或液空吸附器会增加冷损和阻损,使制氧能耗增加。所以当采取下列安全技术措施，如：在分子筛吸附器中采用专用分子筛，使N2O的脫除率达到99%；增加液氧产量或保持1%液氧排放；采用浴式全浸式主冷凝蒸发器；设辅助冷凝蒸发器以增加液氧流动性等，均可不设液氧或液空吸附器，因此作本款的规定；对膜式主冷保证液氧通过量和循环量。

       4.0.3 内压缩流程设置空气増压机或循环氮压机是为了在主换热器中蒸发经液氧泵加压的液氧，由于氮气比空气冷凝温度低，汽化潜热小，故循环氮压机的流量和压力要高于空气增压机的流量和压力，其吸入压力也低于空气增压机，使其能耗高于空气增压机10%以上。故循环氮压机仅适用于有高压氮用户的场合，这样可以共用一台氮压机。循环氮气不参与精馏，只用于吸收和传递冷量，这种流程多用于化工企业。

       4.0.4 大、中型空分设备应根据社会和用户需求,决定是否提取氩气。粗氩脫氧有二种方法:一是先在粗氩塔脫氧至2∽3%，然后常温加氢脫氧至1∽2PPm；二是采用规整填料塔 ，在粗氩塔内一次脱氧至1∽2PPm,即全精馏制氩。后者工艺简单.安全,但粗氩塔高度增加,在有氢源的情况下,投资可能高于加氢脱氧,随着填料价格的下降,两种方法的价格差在缩小，本规范从操作.维护与安全考虑，推荐优先选用全精馏制氩。

       4.0.5 本条制定了大型低温法空分设备稀有气体的提取原則。

       1、首先是用户和社会需求，氖.氦.氪.氙稀有气体主要用于电光源.激光.空间技术、电子工业、核反应堆、低温工程、医疗等方面,它历来是随着尖端科学的发展而发展,是否提取和提取数量首先要根据市场及其远景分析,其市场背景不是一国一地,而是整个世界,因為运输费用相对于气体价格可以忽略。

       2、稀有气体应集中提取，因为在空气中稀有气体的数量是极其微小的，氖.氦.氪.氙在空气中的含量分别为：氖18.2PPm、氦5.24PPm、氪1.4PPm、氙0.086PPm。

       一台60000 Nm3/h02低温法空分设备在70∽86%提取率的情况下,其稀有气体的产量仅为:氖3.67Nm3/h、氦1.04Nm3/h、氪0.0283Nm3/h、氙0.022 Nm3/h。

       因此,只有在大型空分上提取稀有气体才是经济的,而且最好是几台大型空分的稀有气体粗制气集中起来进行提纯则更能体现其规模效应。

       3、每种稀有气体有其不同的用途，同一种气体又分纯与高纯不同等级，各个等级的纯度和杂质含量不同，因而价格各异，在确定品种和等級时要根据其用途和生产工艺等具体条件经技术经济比较确定。

       4.0.6 本条根据氧气站生产的稳定、安全运行，对离心式空气压缩机规定了主要保护措施。本条为强制条文。

       1、防喘振保护系统。 “喘振”是离心式压缩机最危险最容易发生的操作事故，它伴随着尖叫和气流在出口处来回振荡而产生强烈振动，可足以损坏机器。“喘振”发生在低流量.高压力的工况,要使压缩机避免“喘振”,必须测量出其“喘振”线,并确保压缩机在“喘振”线以下运行，即防喘振保护系统。

       2、离心式空气压缩机较好的能力调节范围是70∽105%，因此当空分设备气体产量减少至70%以下时，必须启动安全放散系统，否则压力升高将会使压缩机运行进入“喘振”区，引发事故的发生，因此离心式空气压缩机应设有安全放散系统。

       3、测量、报警、停车。离心式压缩机是高速运转机械，为了不在油压.油温.动平衡和轴向力等超标时轴承参数发生异常降低使用寿命损坏机器，为此应设置轴承温度.轴振动.轴位移的测量.报警和停车系统。

       4、离心式空气压缩机入口可调导叶是目前唯一可在效率不変情况下改变流量的方法，其调节范围是70∽105%，由于原料空气压缩机的能耗占制氧能耗的98%以上，设置入口导叶能力可调系统，可在空分设备减少气体产量时保持单位制氧电耗不変。所以本规范规定离心式空压机应设置入口倒也可调系统。/Page/

       4.0.7 本条是对常温变压吸附空分系统的设置做出的有关规定。

 

       1、实践表明，常温变压吸附空分系统只适用于单一产品(氧或氮)的制取,这是被它的制取工艺决定的,而且单机産量不宜过大,国内外普遍认为变压吸附制氧.氮系统的合适产量在5000 Nm3/h02以下,否则会使吸附器直径超大或个数增多,使建造投资增加，同时配套设备的选择也较困难。

       由于氩与氧的分离系数相近，只依赖变压吸附难以分离，最高氧纯度为95.5%,其余为氩,一般氧纯度为93%以下。氮气纯度一般为99%以下，若需制取99.9%-99.99%纯度的氮气，其能耗较大；若需99.999%以上的纯度时，需设纯化装置才能达到。

       2、常规变压吸附空分子流的吸附剂再生解吸是实现空气分离和获得合格产品气体的关键阶段，目前，我国个生产厂家制造的常径变压吸附空分装置的吸附剂再生解吸都采用常压解吸（PSA）或真空解吸（VPSA）,他们各有特色，表5是PSA和VPSA在工艺.投资.能耗等方面存在的差别。

 

 

       4.0.8 常温空气膜法分离是上世纪80年代兴起的新技术,它是利用氧和氮在中空纤维中的不同渗透率实现氧与氮的分离。氮的渗透率大于氧,作為透过气（产品气）从敞开端流出，氧气作為尾气从封闭端排出，产品氮純度为90∽99%，氧純度为30∽45%。膜分离的优点是工艺与结构简单，体积小，产气速度快（小于3min），操作与维护方便。它适用于純度≤99%，用量3000Nm3/h以下的氮气用户或者富氧用户。

       4.0.9 低温法空分设备的产品气体加压方法有产品气体压缩机加压（外压缩流程）和在冷向内采用液体泵加压（内压缩流程），内压缩流程和外压缩流程都属于成熟的工艺，各有优缺点，应根据不同用户的不同需求进行技术经济比较选择。本条提出了需进行比较的四个主要因素。二种流程的优缺点比较见表6。

 

 

       通常内压缩流程适合用氧压力髙（＞4.0MPa）,且有多种用氮压力的化工企业,或液体产品要求较多的用户。外压缩流程适合用氧压力不髙，液体产品需求不大的钢铁企业。随着内压缩流程工艺的不断改进，它的用户还在扩大中。/Page/

       4.0.10氧.氮压缩机机后压力气体贮罐用于解决压缩机输出量和用户用量之间的不平衡,它的容积按产气量和用户用量曲线确定。

       活塞式氧气.氮气压缩机机前缓冲罐的作用是为了解决压缩机间断吸气引起的压力波动；解决空分设备产量变化时压缩机能力调节上的滞后。缓冲罐的容积取决于活塞式压缩机一级缸容积和压缩机的能力调节范围。

       4.0.12 水浴式汽化器是用蒸汽加热水，用热水加热汽化低温液体。采用水温调节装置保持热水温度恒定，从而使出口气体温度恒定。为了防止调节失灵时出口气体温度过低造成碳钢管道结霜甚至冻坏，设计上应设有出口气体温度过低报警，这一温度通常设定为15℃。

       空温式汽化器是以环境空气加热、汽化低温液体。它不消耗蒸汽,但传热系数小,易结霜,因而需要的传热面積大,投资和占地增加。故仅适用于小容量或沒有蒸汽供应的事故保安场合。

       4.0.13 离心式压缩机和活塞式压缩机适用的压力和流量范围不同，离心式适用于大流量.低压力,活塞式适用于小流量.高压力。氧.氮产品压缩机根据流量和压力可选离心式或活塞式,因为离心式体积小.重量轻.运动部件少.运行稳定.可不设备用，一般情况尽量选用离心式。据了解我国目前制造厂生产活塞式压缩机单台最大能力为6000Nm3/h，所以本条推荐单台压缩机排气能力大于6000Nm3/h时，宜采用离心式压缩机。

       4.0.14 氧气忌油,气缸必须无油润滑,同时还必须防止十字头的润滑油通过活塞杆带入气缸,旡润滑还能保持氧气的干燥和不受汚染。

       当气缸采用水润滑时，为确保软水的不间断供应，以免断水后排气温度升高而引发事故，所以本条规定：应设有软化供给系统，并设置断水报警、停车装置。

       4.0.16 本条对设置氧气离心式压缩机的规定，除应符合4.0.6条的要求，第2、3两款的规定都是为防止离心式氧压机着火事故的发生。本条为强制性条文。

       1、设置氮气或干燥空气试车系统是防止檢修时因装配不当和有异物或油进入，一旦直接用氧气试车而引发着火事故。

       氮气轴封系统是防止在轴封处氧气泄漏或润滑油进入而引发着火事故。

       2、设置自动快速充氮灭火系统是用于若一旦有着火跡象（如排气温度升高）时，紧急切断氧气，快速充入氮气，以达到灭火的目的。

       4.0.17 氧气站产品气体储存系统有压力气体贮罐贮存与低温液体贮罐贮存。压力气体贮罐贮存依靠贮存压力和最低释放压力之差贮存气体，其贮量有限，一般是10∽20倍贮罐水容积；低温液体贮存由于液态气体汽化后体积较大，因而貯存量较大，是贮罐有效容积的640 （氮）∽800（氧）倍；低温液体贮存的单位贮存量投资低于压力气体贮罐；但生产低温液体产品气体的能耗较高，因此选择时应综合比较后确定，进行综合比较时要考虑的主要因素是：

       1、由于常温法空分设备不生产液体产品,小型低温法空分设备由于产量小,通常也不提取液体产品。所以，低温液体贮存只适用于大.中型低温法空分系统。

       2、大、中型低温法空分设备可以同时生产氧气、氮气、氩气，也能同时提取液氧、液氮、液氩产品,也可以生产或提取其中的1∽2种产品,一般应根据市场需求和建设单位自身的需求，确定空分产品的品种和气态产品或液态产品的贮存量。

       3、贮气量应根据空分设备产气量和用户用气量之间的不平衡曲线计算确定。经计算的贮存量不大时，可用压力气体贮罐解决，贮存量较大时宜设低温液体贮罐。

       若氧气站要考虑空分设备检修时的气体供应，由于贮气量较大，一般应设低温液体贮罐。

       4、在进行压力气体贮存和低温液体贮存综合比较时，应同时考虑建设投资与能量消耗。通常低温液体产品单位制氧电耗約1.2Kwh/Nm302,而压力气体産品在压力3∽4MPa时，电耗約0.6 Kwh/Nm302。由于即低温液体贮存只需设液态贮罐，其单位方面的建设投资低,但单位产品能耗高,因此应结合具体项目的情况进行综合比较确定。也可以采用两种贮存方式并用，既设有压力气体贮罐解决用户的用量波动，也设有低温液体贮罐解决设备检修与事故时的气体供应，还可适度外销产品气体。

       4.0.18 规定本条的目的是防止氧气、氮气随冷凝水的排放在室内积聚或经排水沟窜入其他房间引发安全事故。本条为强制性条文，规定氧气、氮气设备（包括制取、压缩、灌装、纯化等）和管道中的冷凝水，均应经各自的疏水装置排至室外。

       4.0.19本条笫三款为强制性条文，规定“充装台前的气体管道上,应设有紧急切断伐”是为了当充装钢瓶发生着火或爆炸事故时,可以立即切断充装气源,以防事故扩大。/Page/

       4.0.20 据了解，目前实际运行的一些中小型氧气站中为满足用户对空分产品气体各种压力的需要或空分设备检修时的不间断供气，有的将气体充装台或染装检钢瓶组，既作为充装台也作气体的充排使用，但为了满足用户对气体流量和供气压力的要求，均设有动调节装置等。

       4.0.21 本条为强条，规定了为确保气体充装台安全稳定运行和避免气体灌装向内固排放气体的集聚引发安全事故，必须配置的设施，附件和管道，其中第1.3.4款,即安全伐.分组切断伐.压力表通常会随设备带来,笫2款的吹扫放空伐可利用设备上某个充装伐接管道排至室外。

       4.0.22 氧气、氮气、氩气的区域性供应是一种”专业化生产,社会化供应”的供气方式,是国际发达国家或一些发展中国家普遍采用的气体供应方式。它具有节约能源、省人、安全、占地少.设备利用率高.单位投资成本低的优点。我国起步于上世纪90年代，目前仍在不断发展过程中。在选择管道输送、钢瓶输送或液体槽车输送方式时,应综合比较分析以下各项因素:设备投资与基建费用，以建设费用最小为好；气体生产成本，它包括设备折旧、人员工资、单位能耗成本等；能耗，包括气体制造与输送过程中的能源消耗；运输及其它费用。综合比较分析后，应该选用生产成本和运输成本两者之和中最小者为最优供气方式，同时考虑能源介质供应.道路运输条件.以及管道敷设可能等因素。几种气体供应方式的比较见表7。由表可见，钢瓶和槽车输送仅用于距离较远的中.小用户,对气体用量大的用户应采用管道输送或现场制气。这里所谓的现场制气不同于气体用户自建氧气站,它是由供气商投资与管理的氧气站。

 

 

 

       Page/4.0.23 据调查，目前我国的各类医院集中供氧时，大多采用三种方式，一是氧气由钢瓶经汇流排，减压后供应；二是外购液氧，从液氧贮罐经汽化器汽化，稳压后供应；三是设置常温变压吸附制氧装置，生产医用氧气供应。

       在具体工程中，不论采用哪一种供氧方式，其医用氧气品质均应符合国家批准《医用氧》（GB8982）的规定，表8是该标准中对医用氧的品质要求。该标准是按低温法空分设备制取的氧制造。

 

 

       1、供氧压力根据麻醉机.呼吸机.高压氧舱和普通医疗的不同要求,通常为0.3∽0.5MPa,氧气純度在钢瓶和液氧供应时为99.5%,常温变压吸附制氧时为90∽95%,此外,国家医用氧标准对氧气中的水份.二氧化碳和酸碱含量都有严格要求。

       2、采用何种供氧方式取决于医院所在地的外部供氧情况和各种方法的可靠性.安全性和投资比较。

       4、由于氧气是典型的氧化性气体，具有激烈的氧化助燃作用，为防止使用氧气的建筑（房间）一旦出现火情时，造成人身、财产损失，本条第三款规定：在氧气供应总管上应设可遥控的紧急切换伐。此款为强制性条文。

3、选址及总平面布置

 

       3.0.1制氧工艺是以大气空气为原料的生产，空气的洁净度关系到制氧装置的安全和产品质量，因此氧气站（厂）的选址应设在远离易产生污染空气的生产车间。如某石油化工厂的氧气站，由于化工产品生产车间在生产过程中不可避免地要排放各类对氧气生产有害的组份（碳氢化物、二氧化碳等），使低温法空分装置的冷凝蒸发器中的污染物积聚，引起着火事故的发生。

       3.0.2本条修订增加第2款，空气质量较好处是指所选站址处空气质量不得超过本规范第3.0.3条的规定，若果氧气站址周围有污染物排放时，应进行实地检测后确定。

       3.0.3本条为强制性条文，规定低温法空分设备的原料空气吸气口与散发有害物质污染源之间的安全距离，其中表3.0.3-1的规定与原规范基本相同，但根据近年工业产品生产的需要，氧气应用范围日益广泛，鉴于目前氧气站（厂）建造的实际情况，在表中增加聚乙烯及其衍生物生产装置、煤气化装置的最小间距的规定。

       吸气口原料空气中杂质允许含量进行了修改和补充，现将表3.0.3-2中相关规定的修改依据表述如下。

       1、关于原料空气中乙炔允许含量，乙炔在低温法空分装置中的液态空气、液态氧气中的积聚，将可能引发装置的燃爆，为此国内外都对控制空分装置吸气口处原料空气中乙炔的允许含量十分重视，表3.0.3-1是有关标准和制造厂家的数据。

表1有关标准和制造厂家对低温法空分装置吸气口处空气中乙炔的允许含量

 

 

 

       从表1可见，近年来国内外对低温法空分装置吸气口空气中乙炔允许含量均控制在0.3-1.0或0.32～1.07mg•c/m3，鉴于上述情况为确保安全运行将原规范中规定的限值从5.0/0.5mg•c/m3修订为2.5/0.25mg•c/m3。

       2、关于原料空气中的氧化氮的允许含量，近年来在国内外的一些标准、制造厂家对低温法空分装置吸气口处空气中氧化氮的允许含量的规定见表2。

表2 有关标准和制造厂家对低温法空分装置吸气口处空气中氧化氮的允许含量

 

 

 

       低温法空分装置的主冷凝器，尤其是采用液膜冷凝蒸发器时，出现干蒸发的可能性增加，将会使氧化亚氮（N2O）蒸发固态析出，堵塞主冷凝器液氧通道，致使碳氢化合物积聚将会引起爆炸事故的发生。1997年12月马来西亚的宾特鲁石油公司的一台8万低温法制氧机采用液膜冷凝蒸发器发生了大爆炸，事故分析认为N2O是引发此次爆炸的原因之一。欧洲工业气体协会等对N2O的允许含量为的限值0.35～0.5ppm或0.7～1.0mg/m3，参照此规定，本次修订中增加规定N2O的允许含量为1.0 mg/m3.

       3、本次修订中，对低温法空分装置吸气口空气质量要求增加了甲烷、粉尘允许含量的规定。甲烷在石化企业、煤制气和天然气运营、使用企业，都会有含甲烷气体的排放，而甲烷在空分装置的纯化装置的分子筛吸附器中通常是不能吸附去除的，且甲烷在液氧中的溶解度比其他烃类还要大，因此在欧洲工业气体协会和一些制造厂家的标准中均对甲烷允许含量进行了规定，各个标准或企业标准数据不同，其范围为3～10ppm，本条表3.0.3-2中对吸气口空气中甲烷允许含量规定为10ppm。

       吸气口空气中的粉尘允许含量与所选用的原料空气过滤器的类型有关，近年来大型空分设备大部份都采用了自洁式空气过滤器，该类过滤器的自洁自清除能力较强，但其他类型空气过滤器若粉尘含量较高，其更换周期将缩短，甚至无法承受。在国家标准《氧气及相关气体安全技术规程》GB16912-1997中第4.2.3条规定：吸气口处空气中的含尘量，应不大于30 mg/m3。据调查表明，一些国内外公司对此的规定是：吸气口处原料空气中粉尘含量为25～30 mg/m3。本条表3.0.3-2参照以上规定增加了粉尘的允许含量。

       3.0.5本条为强制性条文，规定氧气站（厂）、供氧站等乙类建筑物、构筑物与各类建筑物、构筑物之间的防火间距，在表3.0.5中的规定是参照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016作了相应修改。

       1、氧气贮罐与民用建筑、明火或散发火花地点的防火间距，根据GB50016-2006第4.3.3条的表4.3.3的规定从原规范的25/30/35m修改为18/20/25m。氧气贮罐与室外变、配电站的防火间距，根据同一表中的规定从25/30/35m修改为20/25/30m。

       2、氧气贮罐与液化石油气贮罐之间的防火间距，考虑到不仅应按单罐容积还应按总容积规定不同的防火间距，所以在本条的表3.0.5中取消与液化石油气贮罐的防火间距的规定，在表下注中增加“氧气站、供氧站和氧气贮罐与液化石油气贮罐之间的防火间距应符合现行国家标准”《城镇燃气设计规范》GB50028-2006的相关规定，现将该规范的表8.3.7中的相关规定摘录如下：

       表3 液化石油气供应其他的全压力式储罐与基地外建、构筑物的防火间距（m）

 

 

 

       3.0.6本条与原规范的要求基本相同，随着科学技术的发展，各种类型的明火或散发火花作业的车间难于简单表述，为避免实施中的局限性，拟删除“铸工车间、锻压车间、热处理车间”等。

       3.0.7、3.0.8条文中增加了对氧气压力调节阀组的阀门室的规定，这是由于近年来一些工业企业采用管道输送氧气供各类生产设备使用时，为调节或控制氧气压力，通常在使用氧气的厂房内设有阀门室，此类阀门室的防火安全要求与氧气汇流排间十分相似，所以作了本条的规定。第         3.0.7条中删除“高度为2.5m”的规定，是要求该隔墙均为耐火极限不低于1.5h的防火墙，安全性的较之前提高了。

       3.0.9本条条文是在原条文基础上修订的，由于氧气已不仅用于焊接、切割的工业气体，目前用途十分广泛，为此将原条文中“乙炔站或乙炔汇流排间”改为可燃气体供气装置或供气站，但不包括液化石油气的使用场所。

       3.0.10 本条是本次修订增加的强制性条文，制定的依据是：

       1、现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016中4.3.5规定：“液氧贮罐周围5.0范围内不应有可燃物和设置沥青路面”。

       2、在美国消防标准《使用场所的大容量氧气系统标准》NFPA50中的有关规定：应液氧贮存时，贮罐和供应设备的液体接口下方地面应为不燃材料表面，该不燃表面应在液氧可能泄漏处为中心至少1.0m直径范围内；在机动供应设备下方的的不燃表面至少等于车辆全长，并在竖轴方向至少2.5m的距离；以上区域若有坡度，应该考虑液氧可能溢流到相邻的燃料处；若地面有膨胀缝，填缝材料应采用不燃材料。

       参照和综合上面的规定，作了本条条文的制定，不燃材料包括沥青等材料。

       3.0.11本条是参照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016中第3.3.7条的规定“甲、乙类生产场所不应设置在地下或地下。甲乙类仓库不应设置在地下或半地下”。的要求制定的强制性条文。

       3.0.12关于液氧贮罐与各类建筑物、构筑物之间防火间距的规定，鉴于近年来液氧应用日益广泛，由于使用目的不同，液氧耗量或贮量变化很大，且使用的建筑物类型多种多样，单层、多层、高层建筑物均有可能使用液态氧气，据调查表明，现在液氧罐的设置场所或安装形式多样，         本规范第3.0.5条已有规定，但为了适应各种使用场所的需要，又能确保使用安全，并能兼顾现行国家标准的规定，本条修订的依据如下：

       1、在现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》中规定：“高层医院等的液氧储罐总容量不超过3.0m3时，储罐间可一面贴邻所属高层建筑外墙建造，但应采用防火墙隔开，并应设直通室外的出口。”

       2、在现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016中4.3.4条规定：液氧储罐与其泵房的间距不宜小于3m。总容积小于等于3m3的液氧贮罐与其使用建筑的防火间距应符合：①当设置在独立的一、二级耐火等级的专用建筑物内时，其防火间距不应小于10m；②当设置在独立的一、二级耐火等级的专用建筑物内，且面向使用建筑物一侧采用无门窗洞口的防火墙隔开时，其防火间距不限；③当低温储存的液氧储罐采取了防火措施时，其防火间距不应小于5m。

       3、在美国消防标准1996版的《使用场所的大容量氧系统标准》（standard for Bulk Oxygen systems at Consumer sites）NFPA50中的有关火容量氧系统（储存容量大于566m3）的气态或液态氧气系统，包括贮存容器、压力调节阀、蒸发器等设置的规定有：①应位于室外地面上或设置在通风的具有耐火构造的专用建筑物内，并不得设置在可燃液体或含有易燃气体管道的下方；②不应设置在建筑或构筑物的屋顶上，以随时接近地面供应设备和管理人员；③与其他建筑物、构筑物之间的最小距离为：（a）距木框架建筑15m，距非木框架建筑至少0.3m或系统维护要求的距离；（b）与相邻建筑物的开口至少3.0m，包括大容量氧系统的所有部件；（c）与地面储存≤1000加仑（3785L）的易燃和可燃液体贮罐之间的距离为7.5m,>1001加仑的距离为15m，但对ⅢB类可燃液体可降低至4.6m；（d）与地面下贮存的各类易燃和可燃液体贮罐的水平距离至少4.6m ,至易燃和可燃液体贮罐的灌注口或通风口或开口处的距离至少7.5m；（e）与地面上的易燃和可燃气体储罐之间的距离为；与液态氢储罐为22.5m；与≤1000加仑的其他液化气体储罐之间的距离为7.5m，>1000加仑时为15m；与≤25000ft2（708m3）NTP非液化气体或溶解气体储罐之间的距离为7.5m，>25000ft3时为15m；（f）与迅速燃烧的固体如纸、本丝等之间的最小距离至少15m，与燃烧缓慢的固体如煤或重型木材等为7.5m；（g）距公共集会场所至少15m，距公共人行道或停驶的车辆至少3m；（h）内部容器减压装置排放口与有卧床病人区域的距离至少15m。

       参照和综合上述规定，作了本条条文的制定。

2、术语

 

2.0.1氧气站（厂）air separation plant

在一定范围内，采用低温法或常温法制取氧、氮等空气分离产品，根据不同情况组合有制氧站房、灌氧站房或压氧站房、室外工艺设备以及其他有关建筑物和构筑物的统称。

2.0.2供氧站 oxygen supply station

不含氧、氮发生设备，以液态、瓶装或管道供应氧、氮的建筑物、构筑物、氧（氮）气罐的统称。

2.0.3制氧站房 oxygen produce station

以布置制取氧气和其他空分产品工艺设备为主的，包括有关主要及辅助生产间的建筑物。

2.0.4制氮站房 nitrogen produce station

以布置制取氮气的工艺设备为主的，包括有关主要及辅助生产间的建筑物。

2.0.5主厂房 main building

大型低温法空气分离装置集中设置原料空气、氧气、氮气等压缩机的建筑物。

2.0.6灌氧站房 oxygen pouring station

以布置压缩、充灌并储存输送氧气和其他空分产品工艺设备为主的，包括有主要及辅助生产间的建筑物。

2.0.7灌氮站房 nitrogen pouring station

以布置压缩、充灌并储存输送氮气的工艺设备为主的，包括有关主要及辅助生产间的建筑物。

2.0.8氧气压缩站（间） oxygen compressor station (room)

以布置压缩、输送氧气和其他空分产品工艺设备为主的，包括有关主要及辅助生产间的建筑物。

2.0.9氮气压缩站（间） nitrogen compressor station（room）

以布置压缩、输送氮气的工艺设备为主的，包括有关主要及辅助生产间的建筑物。

2.0.10气化站房 gasificationp station

以布置储存、输送氧、氮、氩等气体给用户的低温液体系统设施为主的，包括有关主要及辅助生产间的建筑物。

2.0.11稀有气体间 rare gas room

以布置稀有气体净化、提纯工艺设备为主的，包括有关主要及辅助生产间的建筑物。

2.0.12汇流排间 converge-row room

以布置输送氧、氮、氩等气体给用户的汇流排或气瓶集装格或集装车为主的，其中也可存放适当数量气瓶的建筑物。

 

/Page/

2.0.13主要生产间 principal production shop

制氧间、制氮间、储气囊间、储罐间（区）、低温液体储罐间（区）、压缩机间、净化间、灌氧站房、汇流排间、气化器间、灌瓶间、空瓶间、实瓶间、修瓶间、阀门操作间、气体分析间、稀有气体间、主控室等。

2.0.14辅助生产间 auxiliary prodnction shop

维修间、加工间、变配电站、水泵间、水处理设施间、润滑油间、贮藏室、值班室、卫生间等。

2.0.15实瓶 solid cylinder

在一定充灌压力下的气瓶，一般水容积为40L、设计压力为12～15MPa的气体钢瓶。

2.0.16空瓶 empty cylinder

无内压或在一定残余压力下的气瓶。

2.0.17钢瓶集装格 the bundol of gas cylinder

以专用框架固定，采用集气管将多只气体钢瓶接口并连组合的气体钢瓶组单元。

2.0.18压力贮罐 pressure gas receiver

设计压力为0.6～3.0MPa的固定式气体贮罐的统称。

2.0.19高压贮罐 high pressure gas receiver

设计压力为15～35MPa的固定式气体贮罐的统称。

2.0.20区域管道 district piping

位于氧气站（厂）接至各用户单位之间的管道。

2.0.21厂区管道 plant area piping

位于氧气站、供氧站各主要生产间建筑物之间以及氧气站、供氧站通至各用户车间之间的管道。

2.0.22车间管道 shop piping

位于氧气站、供氧站主要生产间建筑物内部以及气体用户车间建筑物内部管道的统称。当指明为气体用户车间内部管道时，则不包括前者。

2.0.23含湿气体 wet gas

在管路输送过程中能析出水分的气体。

2.0.24氧气（氮气、氩气）压力调节阀组 valve group for oxygen pressure regulating

根据工艺或使用要求，调节降低氧气（氮气、氩气）压力，包括调节阀及其前、后、旁通截止阀和过滤器、仪控系统的组合。

2.0.25低温法空气分离装置（低温法空分装置） Cryogenic air separation unit

采用深冷技术进行空气分离制报氧、氮等产品，集精馏熔、换热器、吸附器、循环液体泵等于冷箱中，包括各类阀门、仪表等的总称。

2.0.26常温法空气分离装置（常温法空分装置）

在常温状态，采用变压吸附法或膜法进行空气分离制氧气或氮气的装置，一般由吸附器组或膜组件、控制阀、仪表等组成。

2.0.27空气净化装置 air puritying eguipment

去除空气中的机械杂质、水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物的各种过滤器、吸附器、洗涤器、可逆板式换热器等。

 

1、总则

 

       1.0.1本条是本规范的宗旨。以空气为原料采用不同的分离方法制取氧气、氮气的氧气站（厂）需消耗较多的电力，所以氧气站（厂）的工程设计应十分重视降低电能消耗，节约能源。采用空气分离方法获得的氧气、氮气、氩气等气体，随着科学技术的发展已广泛应用于冶金、石油化工、电子、轻工、建材、医疗等行业，鉴于各行业产品生产的要求，有的气体使用数量巨大，有的需要多品种气体供应，有的对气体纯度及其杂质含量需严格控制。氧气是助燃气体，其气体密度略高于空气，氧气存在于可燃物质的环境中一旦遇有火源极易引发着火燃烧。因此在氧气站、供氧站的工程设计中必须坚持综合利用，节约能源，确保安全生产，做到技术先进，经济合理的基本原则。

       1.0.2本条将本规范的适用范围从单机产氧量不大于300m3/h扩大至各种规模的氧气站；从只采用低温法扩大到低温法、常温法等。这样规定的理由是：

       1、目前，国内外广泛应用的制取氧气、氮气、氩气的空气分离方法有低温法和非低温法（常温法）两类，低温法是利用空气中各组分的沸点差，在低温下将空气液化后，通过精馏分离出氧、氮的方法，非低温法是在常温下利用变压吸附或膜分离实现氧、氮分离的方法。随着科学技术、生产技术的发展，低温法空分设备的单机容量已达10万～12万Nm3/h，并且空分生产流程不断更新和完善，工作压力与单位产品能耗不断降低，其中小型空分设备的生产流程已从高压流程→中压流程→全低压流程；原料空气中的水分、二氧化碳的去除已从碱洗塔串联硅胶干燥器发展为分子筛常温净化；膨胀机已从配置活塞式到透平式；氧气加压方式已与大中型空分装置相似，根据具体条件可采用氧气压缩机的外压流流程或设置液氧泵的内压缩流程；从单一的气体产品发展到可以同时生产气态和液态气产品或全液态产品。大、中型空分设备经历了；铝带式蓄冷器高低压流程→石头蓄冷器

       低压流程→可逆板式换热器全低压流程→分子筛常温净化全低压流程→分子筛常温净化、增压空气膨胀流程→分子筛常温净化、填料塔，全精馏制氩空分流程。大、中型空分设备内配置液氧泵的内压缩流程已在一些工程中实际应用。现今，低温法空分设备已逐步趋于完善，大、中、小型空分设备都实现了全低压流程，单位制氧的电能消耗：大型空分设备已达到0.38～0.40kw•h/Nm3•O2，小型空分设备为0.6～0.7 kw•h/Nm3•O2，氧提取率可达99%、氩提取率为80～90%。我国的低温法空分设备制造厂家已可生产制氧量60000Nm3/h的大型空分设备。

       常温变压吸附空分设备是利用分子筛对氧、氮组分的选择吸附和分子筛的吸附容量随压力变化而变化的特性，实现空气中氧、氮的分离。我国常温变压吸附制氧（氮）装置的开发研究起步于20世纪80年代后期，由于此类装置具有占地面积较小、工艺流程简单、起动时间短和操作、调节容易等优点得到各行各业的关注，尤其受到中、小型氧（氮）气用户的青睐。经过十余年的努力，我国变压吸附制氧（氮）装置的制造和应用取得了可喜的进步，氧气产量8000Nm3/h的PSA制氧装置的综合单位电能消耗达到0.52kw•h/Nm3•O2（氧气压力为0.5MPa）。目前中小型PSA制氧装置的电能消耗可与低温法空分设备竞争，而建设投资仅为低温法的75%左右，并已具备10000Nm3/h制氧装置的制造能力（包括吸附剂，程控阀和控制系统的设计制造）。常温变压吸附法制取的氧气纯度为90～95%（其余组分主要是氩气），制取的氮气纯度可达99.99%。

       2、我国改革开放以来，随着经济的快速发展、科学技术的进步，各行各业对氧气、氮气、氩气等气体的需求数量越来越大，气体品种越来越多；现今，各地区交通运输大大改善、便捷，我们期望的集中供气、区域性供气方式，发展迅速，尤其是珠江三角洲、长江三角洲、环渤海地区，甚至在我国中部、西部的一些大中城市都相继实现集中供气、区域性供气；在这些地区的一些钢铁、石油化工企业利用其大、中型空分设备的富裕能力，增设液态氧（氮、氩）、气态氧（氮、氩）产品气体灌装和运输设备，供应本地区甚至远距离供应各行业的用气单位；在一些新建、扩建冶金、化工、电子、轻工、建材等行业的用气单位的邻近处，由专业气体公司建设气体生产厂，除了主要供应邻近的用气企业的氧气、氮气等气体外，还以液态气体或气态气体对本地区的用气单位供应氧气、氮气等。

       3、由于我国的一些地区逐步实现集中供气、区域供气，在这些地区的许多中小型用气单位均建有供氧站或供氮站等。

       1.0.3 制定本条的依据是现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016中规定，使用或产生或储存助燃气体的“生产的火灾危险性分类”为乙类。由于氧气站、供氧站内设有各类房间、场所，为准确的实施本规范，在附录A中按上述规定分别列出各类房间、场所的火灾危险类别。

       1.0.4与本规范有关的标准、规范主要有：《建筑设计防火规范》、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》、《建筑物防雷设计规范》、《供配电系统设计规范》、《氢气站设计规范》、《氧气及相关气体安全技术规范》、《压缩空气站设计规范》、《工矿企业总平面设计规范》等。

       1、我们想做什么：将富氧燃烧技术在水泥行业大面积推广

       2、我们为什么要做：节能减排，打造环保理念; 拓展市场，为我们的共同; 发展提供更广阔的舞台。

       3、我们如何做：最大限度的发挥富氧燃烧技术在水泥窑燃烧技术中的优势：降低运行成本提高水泥品质，提高水泥企业的竞争优势

 

       我们的理念：您的满意 就是我们的成功

 

       节能减排，打造环保理念—--促进国民经济的可持续性发展

       “十一五”期间，我们国家已经要求单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。而“十二五”也已经将“水泥窑炉富氧和分级燃烧减排NOx技术与示范应用”列入国家科技支撑计划之内。是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是促进国民经济可持续发展的必由之路。

 

一、富氧燃烧技术

1 、富氧燃烧的优势

1.1 降低燃料的着火点

       燃料的着火点温度并不是一个定值，而是随着环境的改变而有所变化的，如铁在空气中是不可燃烧的，而在纯氧中仅~596℃就可以剧烈燃烧，所以用富氧助燃能极大地降低燃料燃点，并且氧浓度越高，燃点越低。

1.2 加快燃烧速度，促进完全燃烧

       在富氧条件下，燃料的燃点被降低，从而使燃烧速度提高，并进一步促进燃料的完全燃烧，大幅减少污染物的排放。

1.3提高火焰温度

       据测量氧含量每增加1%，火焰温度可升高~50℃

1.4 减少排放气量，提高热量利用率

       正常大气中，约五分之四的氮气是不参与助燃的，反而还要带走大量的热量。如果选用富氧助燃，氮气量被减少，故燃烧后的排气量减少，热损失也相应减小。

 

2、富氧燃烧方式

2.1 全面富氧燃烧

       全面富氧燃烧是指，将全部助燃空气中的含氧量由正常的20.95%提高到25%~35%，然后送入锅炉或窑内参与燃料的燃烧。如此可以将火焰温度提高200℃~500℃，对燃料的燃烧起到很明显的促进作用。

对于小型的燃烧设备，由于需要增加的氧气量不是太大，所以可以采用全面富氧燃烧方式。但是对于大型水泥旋转窑，助燃空气量非常大，需要几万甚至几十万立方的空气量，如果采用全面提高氧含量的方式，制氧成本和能耗都非常大，并且有些设备还需要进行改造，也会增加很大一部分成本。

2.2 局部高浓度富氧燃烧

       局部增氧助燃技术主要是针对中大型水泥窑设备进行的研究。因为大型水泥窑内不是每个地方都需要提高氧含量的，我们可以将高纯度的氧气集中供给到急需富氧环境的燃烧部位，极大的降低了氧气的消耗，也同时极大的强化了燃料的燃烧效率。局部高浓度富氧燃烧技术不仅设备投资成本低，运行能耗低，氧气利用率也得到了大大的提高，而且对现有设备也不需要进行改造，非常符合目前中国的节能环保的国情。

 

二、空分制氧技术

1、膜分离制氧技术

       膜法制氧是利用空气中各组分透过富氧膜时的渗透速率不同，在压力差驱使下，使空气中的氧气优先通过而得到富氧空气。膜法制氧，氧气纯度不高，一般在25%~35%之间。而且目前国内的膜技术还不是太成熟，大部分的膜原料还需进口，成本比较高，而且对空气质量要求也比较高，一旦膜元件被污染堵塞就很难清理，更换成本高。

 

2、变压吸附制氧技术

       变压吸附制氧技术是利用制氧吸附剂对氧气和氮气的选择性吸附强度不同，用吸附剂将空气中的氮气吸附掉，同时得到浓度≤93%的氧气。该技术目前在小气量制氧领域已经很成熟，但是在大气量制氧领域设备投资成本就比较高，并且由于提取率比较低，运行能耗也偏高，并且吸附剂价格很高，更换费用也比较大。

 

3、深冷空分制氧技术

       深冷制氧技术是利用空气中氧气氮气的沸点不同，将空气冷却到饱和态，经过低温精馏塔精馏，将空气中的氧气和氮气逐步分离开，最终可以获得99.6%以上高纯度氧气，提取率可达98%以上。所以设备投资成本和运行能耗都比较低，并且维护费用也比较低，使用寿命可达10年以上。

 

4、深冷空分的优势

41占地面积小；

4.2 设备投资少；

4.3 氧气纯度高≥99.6%，空气中氧的提取率达到98%以上；并且氧气纯度可以在80%~99.6%之间随意调整。副产品氮气纯度可以达到99.999%，可以做仪表气、吹扫气或保护气使用。

4.4 设备配套运行能耗低；

4.5 深冷空分制氧设备规模100Nm3/h~80000Nm3/h氧气，技术成熟完善。

 

三、局部高浓度富氧燃烧技术的在水泥窑中的应用

1、煤粉在回转窑内的燃烧过程

       0~150℃煤粉中的水分蒸发；

       450-500 ℃逸出挥发份；

       着火燃烧至700-800 ℃挥发份全部逸出；

       固定碳和灰分继续燃烧。

2、注氧方式

2.1 中心管或内风管注氧

       1.浇注料；2.外风道；3.煤风道； 4.内风道； 5．风翅； 6.中心管；7.外风管；8．支承挂钩

       经过空分提纯以后的99.6%高浓度氧气，经过氧气增压机增压后通过中心管或内风道注入窑头，高纯的氧气从喷煤管出来以后，首先和外围从煤风道出来的煤粉以高度喘流状态混合，使煤粉在火焰内部处于高度富氧环境，煤粉的燃烧效率将得到极大的提高。而通过外风管过来的一次冷风，以及二次风又可以将火焰内部的热量快速的稀释，防止温度过高，保证窑的安全运转。

2.2 送煤管注氧

       将高浓度的氧气通过氧气压缩机增压后，直接注入送煤风内，提前让氧气和煤粉充分混合，为煤粉与氧气混合提供更充分的时间，进一步降低煤粉的着火点，提高煤粉的燃烧速度，促进燃煤的完全燃烧。

3、局部高浓度富氧燃烧的优势

3.1 提高燃煤的燃烧效率，降低能耗

       一般燃煤的着火点在270℃~380℃之间，根据煤品质的不同而不同。比如褐煤一般在280℃左右，瘦煤、贫煤、无烟煤等都在370 ℃ 以上。但是在煤粉和高浓度的氧气充分混合后，煤粉的着火点都会被降低，间接的提高了煤的品质，同时将燃煤中在正常氧环境中不可燃烧的组份，最大限度的燃烧掉，也提高了燃煤的燃烧效率，降低了燃料损失，促进燃煤的完全燃烧。尤其是对于低品质煤的效果更明显。

3.2 提高火焰形状调整的范围

       水泥回转窑对窑头火焰形状的控制非常严格，正常情况下要依靠调节一次冷风和二次热风的流量来调整火焰形状，调整范围就比较窄。但是通过在一次冷风中增加高浓氧气，可以大范围的调整一次风量，进一步扩大调整范围，同时还可以调整氧气进窑头的压力来调节火焰的形状。尤其是对黑火头的控制非常有效果。可以很方便的将黑火头长度调整到合适的长度。

3.3 提高窑内的火焰温度，从而提高熟料产量和品质

       在高浓度富氧环境下，由于煤的燃点被极大的降低，煤的燃烧速度会明显提高，所以在火焰内部，热量会很快聚集，随着热传递的进行，相邻的煤粉也会开始迅速燃烧。但是我们不用担心在纯氧条件下，整个窑内燃烧温度会很高，因为这个高温区只是处于火焰的中心，随着一次冷风中大量的外风和二次风的大量稀释，大部分热量会很快被稀释掉。但是一般情况下，通过调整氧气注入量，在不调整现有回转窑结构的情况下，可以将窑头可控分度范围扩大~200℃。能有效的提高熟料烧成的品质。同时由于热量传递快，利用效率高，熟料烧成的产量也进一步得到了提高.

3.4 可最大限度降低一次冷风流量，充分利用燃煤热量

       由于一次冷风中加入了高浓度的氧气，总风量中一次冷风的比例降低了很多，减少了因为预热冷空气而损失的能耗，同时由于一次冷风中氮气的比例下降，使的尾气排放气中氮气量也下降，从而减少了尾气排放的热量损失。

3.5 降低排放尾气中CO的含量

       煤的燃烧过程：2C + O2= 2CO

       2CO + O2= 2CO2

       在常规回转窑工作状态下，尤其是在高海拔地区，由于大气中氧含量有限，在窑内燃烧时，由于供氧量达不到煤粉燃烧的速度，导致部分煤燃烧不彻底，从而排放尾气中含有大量的CO。一方面燃料浪费，另一方面CO也是大气污染的一个很重要组份。通过向窑内补充氧气，CO的着火点也得到了极大的降低（609℃降低到388℃），可以很明显的将尾气中的CO含量降低到ppm级。同时由于CO的进一步燃烧，也能够释放出更多的热量，减少燃煤的消耗。

 

4、局部高浓度富氧技术有待解决的问题

4.1 如何提高窑尾的燃烧效率？

       目前实验来看窑尾效果并不是很明显，并且耗氧量也比窑头大。

4.2 对于排放尾气中NOX的影响？

       富氧条件下，由于火焰内部燃烧速度非常快，而火焰外部热量传递的也非常快，大大地缩短了NOX的合成时间，所以一定程度上降低了NOX的生成。

4.3 高纯氧气的配比量如何确定？

       针对不同的海拔高度、不同结构的水泥窑、不同的燃料、不同的进窑压力，如何调配纯氧占一次风的比例？可能还需要在设备的不断运行中进一步调整，直到达到水泥窑的最佳工作状态。

一、项目背景

　　众所周知，烟气中的SO2是大气的严重污染物，脱硫是大气污染的首要任务。脱SO2技术很多，目前主要用碱性物质中和SO2，加石灰石，灰石法，用石灰与SO2反应，生成亚硫酸钙或硫酸钙。也可用氨和碱中和SO2。这些方法在一些企业中已经得到应用，脱硫效果不错，但缺点是要消耗很多碱性物质，而产物如石膏等经济价值不高，操作也比较麻烦，要防止物料堵塞设备或管道。除此之外，为了生产石灰、氨和碱，既要消耗大量能源，还要产生二氧化碳气体，形成大量的温室气体。所以，传统的脱硫方法实际是用一种污染来代替另一种污染的方法。随着全球和国家对温室气体排放的限制加强，以上传统的脱硫方法和工艺都将面临淘汰，迫切需要开发应用新的脱硫方法和工艺，因此，必将会形成新型脱硫技术的巨大市场，产生不可估量的社会效益、环保效益和经济效益。

二、技术思路

　　本项目全新的技术理念是资源利用、变废为宝，而非传统的污染治理、被动减排。

　　技术思路是采用的是催化吸附法，用改性活性炭做吸附剂吸附烟气中的SO2，并催化SO2氧化为SO3，生成硫酸，既脱除SO2，产生环保效益，又能生产硫酸、变费为宝，形成经济效益。

三、示范工程主要内容

　　1、工业规模吸附剂（活性炭）的筛选研究，形成大规模应用的技术参数数据库和标准。

　　2、工业流程优化，形成低耗高效的工业流程。

　　3、工业化工艺参数研究。对气温、气量、气压、解吸水温度压力以及吸附时间、解吸时间等工艺参数开展工业化研究，形成成套工艺参数。

　　4、吸附器结构优化研究，形成效率高、能耗低的吸附器。

　　5、建立10吨级高炉烟气分离制酸工业化示范工程，为大规模推广应用打下基础。
四、已有基础

　　1、原理研究已经完成、原理流程已经打通。

　　2、气体吸附分离研究多年，拥有雄厚的技术力量和开发平台。

　　3、具有吸附技术应用多个实例，形成工艺设备成套技术，达到世界领先水平，取得了巨大社会效益、显著的经济效益。

　　4、一致的合作理念和坚实的合作基础。

作者：张立峰（杭州锦华气体设备有限公司副总经理）

 

关键词：气体分离；超大型空分；液化天然气；全提取；煤层气；油库气；沼气

 

中图分类号：TB657.7 文献标识码：A

 

 

前言

 

       气体分离设备制造行业的兴起，最早始于1903年，由德国科学家卡尔·林德教授发明设计的第一套10m3／h制氧空气分离设备。距今已经有100多年的历史了，在这100多年中，随着科学技术的不断发展和新技术的不断涌现，气体分离行业在世界各地纷纷开枝散叶，深冷技术也是日趋完善。而我国的气体分离行业是新中国成立后才建立和发展起来的一门新兴工业，发展到今天也不过50多年的历史，然而在世界的气体分离行业中却也已经取得了举足轻重的地位。由最初的一枝独秀——杭州制氧机厂，到杭氧、开空、川空的三足鼎立，再到现在深冷企业的百花齐放，再加上林德、法液空等大型跨国气体企业的加入，使得国内气体行业的发展异常的繁荣。然而随着国内气体行业的不断兴盛，行业内部的竞争也会随之愈演愈烈。如果国内气体企业只是在传统气体领域内长期相互竞争，大打价格战，必然会导致产品质量的不断下降，同时设备制造企业的合法利润也会得不到保障，最终会导致气体行业的混乱。

 

       气体分离技术在我国的发展虽然只有50多年，然而制造能力已经由建国初期的几十立方设备发展到现在的几万等级的大型空分设备。目前国内的气体分离技术已经基本成熟，那么对其将来的发展又该何去何从？现结合近几年来，我国气体分离行业的发展状况，从不同角度对中国不同气体行业的发展进行一个较为广泛的探讨，以求为中国气体行业的可持续性发展寻求更多的契机。

 

1. 超大型空分技术的研发

 

       随着我国化工、冶金、电力，特别是煤化工的不断发展，对40000Nm3/h等级以上的大型、超大型空分的需求市场越来越大。

 

       目前法液空、林德、APCI等大型跨国空分企业都将超大型空分的发展目标聚焦在100000Nm3/h~150000Nm3/h等级，甚至法液空声称可以制造180000Nm3/h等级的超大型空分设备。但是针对我国目前的国情和国内空分企业的实力，最好不要盲目的跟风，因为对于超大空分，一方面我们没有国外市场，另一方面国内的大型空分市场也 主要集中在40000Nm3/h~100000Nm3/h等级之内。而40000Nm3/h ~60000Nm3/h等级的大型空分技术，现在国内已经非常成熟。所以对于目前超大型空分设备的研发我们应该将精力主要集中在80000Nm3/h ~100000Nm3/h等级之内。

 

       目前，国内已经开车运行成功的最大空分设备为杭州制氧机厂生产的60000Nm3/h等级的大型空分设备。虽然，杭氧和开空都已经对80000Nm3/h等级的超大型空分设备的生产制造进行了技术储备，但是仍有许多技术问题需要解决。

 

1.1 运输问题

 

       超限设备的运输问题是制约国内大型空分制造的一个关键因素。因为80000Nm3/h等级以上的空分设备，许多单体设备直径都在五米以上，陆路运输难以实现，所以部分设备要在港口或用户现场进行生产制造，这样就会增加很大一部分制造费用。所以如何提高设备的效率，减少无效空间 ，缩小设备体积，也可是我们下一步需要研究的一个方向。

 

1.2原料离心空压机的选型问题

 

       针对80000Nm3/h等级的超大型空分装置，空压机的排气量需要达到430000Nm3/h。如此大的排气量，空压机选型就很困难。于是就需要采用轴流加离心式的压缩机。如此，压缩机的造价和能耗就会很高。但是随着离心机技术的快速升级，现在曼透和西门子离心机厂家已经研发出了可以应用于90000Nm3/h等级空分设备上的离心机，极大地降低了设备制造成本和能耗，也为超大型空分设备的发展解决了一个大难题。

 

1.3自制设备的一些技术问题

 

       在我国空分技术发展的历史上，每一代空分技术的革新都是由单体设备的技术改进所促进的。随着空分规模的不断增大，单体设备的尺寸已经不仅仅是简单的等比例放大，一些单体设备的结构也需要进一步的改进［１］。目前行业里探讨最多的主要有以下几个方面：第一，立式径向流分子筛吸附器的开发推广［2］；第二，规整填料下塔的开发利用；第三，卧式或多层主冷凝蒸发器［3］的开发以及膜式主冷安全性的再探讨；第四，高压板式换热器的国产化［4］，等等。对于超大型空分设备的研发，这些问题也都需要我们不断地去研究解决。

 

2 天然气液化及冷能利用

 

       天然气，作为一种优质、高效的清洁能源气体，在能源消耗份额中已经占据着越来越大的比重。然而我国的天然气在一次消费中所占的比重却不足2%，远远低于世界25%和亚洲8.8%的平均水平，所以在国内来说液化天然气还是具有巨大的增长潜力的【5】。而深冷技术在天然气方面的应用主要在于以下两个方面。

 

2.1 天然气液化技术

 

       当天然气在一个大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气（LNG）。天然气液化的主要目的：①分离提纯；② 调峰；③ 便于储存运输。其体积约为等量气态天然气体积的1/625，重量仅为水的45%。在储存和大量地远距离运输方面与天然气相比具有非常大的优势。随着我国经济的快速发展，天然气需求也将大幅度增长，LNG的优势也将越来越明显。

 

       早在60年代，国家科委就制订了 LNG 发展规划，60年代中期完成了工业性试验，四川石油管理局威远化工厂拥有国内最早的天然气深冷分离及液化的工业生产装置。然而，我国目前的天然气液化技术还远远落后于国外的技术水平，主要还是以中小型的液化装置为主。随着我国LNG需求量的不断增大，对于气体分离行业来说，开发大规模的天然气液化装置也是一个很有潜力的发展方向。

 

2.2 LNG冷能利用

 

       LNG的终端用户在最终使用LNG的时候，使用的仍然是气态的天然气，那么对于终端用户来说由LNG转化为气态天然气的这部分冷能的利用也有着非常大的潜力。并且随着LNG冷能利用技术研究的不断深入，冷能利用的方向也逐步的走向多元化【6】。比如：冷能发电、空气分离、冷库、海水淡化、液化二氧化碳制取干冰等等。但是目前的大多数研究还只停留在简单的冷能利用上，而没有考虑冷能的有效利用，因为不同温度段的LNG，其冷能的品级是不一样的。所以，如何将这部分冷能逐级、有效地利用也应该作为我们下一步对LNG冷能利用的一个研究方向。

 

3 全提取技术的推广

 

       空气中的成分，除了78.1%的氮气和20.9%的氧气外，含量最多的就是0.9%的氩气，除此之外还有0.1%的水、二氧化碳、其他的惰性气体和一些杂质气体。其中氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体在工业发展中的起着非常重要的作用，氪和氙还被称为“黄金气体”，具有非常高的工业价值。/Page/

 

       目前国内的全精馏无氢制氩技术【7】已经非常成熟，氩的提取率已经达到了90%以上，技术水平也已经达到了世界水平。然而随着40000Nm3/h等级以上超大型空分设备的不断涌现，氦、氖、氪、氙等惰性气体的含量也已经不可忽视。早在1991年，武钢就从德国林德公司引进了一套为30000Nm3/h配套的氪氙连续生产装置，产品纯度达到了99.999%【7】。而我国深冷行业在全提取方面的工业技术还并不是很完善，并且由于整个系统非常复杂，普通大型空分设备的用户也并不热衷于这方面的投资。所以全提取设备的开发还需要争取稀有气体最终用户的加入。鉴于此，对于我国全提取设备的开发，首先应将稀有气体提纯设备从空分设备独立出来。先从空分设备中制取高浓度的氦、氖粗混合气和氪、氙粗混合气；然后再分别进入独立的提纯装置进一步提纯，从而得到高纯度的氦、氖、氪、氙气体【8】，这样既能保障氧氮用户的利益，又能促进稀有气体技术的灵活的发展。

 

       目前我国在高纯稀有气体制取技术上，已经进行了大量的理论研究，但是真正的大规模工业化生产还有待进一步的推广。

 

4 气体分离技术在其他领域的应用

 

       随着我国气体分离技术的不断发展，在其他新领域的应用也在不断地拓展。尤其是随着人类环保意识和节能意识的不断增强，气体分离技术在这两个领域里更是有着非常广阔的前景。以下，我们就简单列举几个气体分离技术在环保、能源气体方面的实际应用。

 

4.1 煤层气液化技术

 

       煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷），是主要存在于煤矿的伴生气体，也是天然气存在形态的一种。以前我国煤矿企业对于煤层气的处理，大多是火炬燃烧或直排，特别是一些小型私人煤矿，直排现象非常严重。CH4也是一种非常严重的温室效应气体，其温室效应相当于CO2的21倍，对臭氧层的破坏效应是CO2的7倍。所以，从环保角度讲，对煤层气的回收利用是刻不容缓的。

 

       另外，随着我国国民经济的快速增长，中国对能源的需求量将日益增大。目前，中国已经成为石油、液化天然气的纯进口国。从资源利用的角度，

 

       开发应用煤层气也已成为必然趋势。我国目前对于煤层气的利用途径主要有：民用、发电、工业燃料、化工、汽车燃料等。煤层气开发不仅可以在一定程度上缓解能源供给不足的矛盾，而且煤层气的产业开发和利用也会为煤炭、石油企业带来新的利润增长点。

 

       虽然煤层气的主要成分和天然气一样都是CH4，我们都可以采用深冷技术将其液化为LNG【9，10】，再进行利用。但是与天然气比较，煤层气的开发利用还是存在几个难点的。首先，是气源的不稳定性。煤层气的不稳定性一方面在于气量的不稳定性，另一方面还在于组分的不稳定性。这就要求深冷装置的设计不能只针对一个设计点，对于不同气源的处理应该更加灵活。其次，一些煤层气中不同程度的含有部分氧气，对压缩机的防爆要求就非常高。这也为煤层气压缩机的设计增加了难度。再有，就是对于超低浓度煤层气（CH4含量≤5%）的回收利用。单纯的通过液化回收利用已经不太现实，所以我们还需要结合其他的技术进行处理，比如吸附、辅助燃烧等【11】。

 

4.2 油库气的捕集

 

       随着我国机动车数量快速增长，汽油消耗量也随之快速增加。同时由于汽油挥发性较强，每年由油库排入大气的油库气也相当惊人。一方面，造成了能源的极大浪费；另一方面，油库气是由多种碳氢化合物组成的挥发性有机物VOCs，它们是造成光化学污染的主要原因之一，因为它们在强烈的光照下，和氮氧化物之间发生光化学反应产生光化学烟雾，严重危害人体健康和生态安全，其中某些成分还具有致癌作用，危害人体健康。

 

       因此，如何处理油库气，已成为我国环保部门“减排”指标主要控制对象之一。其控制指标需要将C3以上烷烃的排空含量控制在ppm级。这一要求，按常规采用一般的吸收或吸附的方法是无法达到的。因此如何控制油气对我国大气环境质量的影响，已成为国内科技界当前十分紧迫的任务。

 

      2008年由杭州锦华气体设备有限公司与空军后勤部油料科研究所合作，将深冷技术应用于油气的回收，研发出第一套适用于石化行业的油气回收装置。该装置将油库气中的油气液化提纯回收，将剩余合格气体排放大气。不仅避免了能源浪费，而且减少了油库气排放对大气的污染。是气体分离技术在节能环保领域的又一个技术创新。

 

4.3 沼气净化技术【12】

 

       沼气是来源于太阳能的一种可再生能源，具有资源丰富、含碳量低的特点，加之在其生长过程中吸收大气中的CO2，因而用新技术开发利用沼气能不仅有助于减轻温室效应和促进生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径。尤其是近几年来，随着人们环保意识的不断增强，人们开始利用各种方式来减少工农业生产对环境的破坏。

 

       天然沼气的主要成分是CH4和CO2，一般CH4浓度在50%左右，是一种清洁的、具有较高热值的可燃气体，并且抗爆性能也比较好。但是由于甲烷浓度相对偏低，其燃烧热值远低于天然气（甲烷含量≥95%）的燃烧热值，所以沼气的可应用范围相对来说就比较窄。近十年来，随着沼气产业的不断拓展，沼气产量也在不断的增长，如何能够更广泛、更高效地利用沼气，已经成为我们所面临的一个重要课题。

 

       如果能够结合气体分离技术，将沼气中的CH4含量提高到95%，同时将其中的一些杂质气体清除掉，特别是CO2，如果能够将其回收利用，那么沼气的经济价值就会更高。得到的95% CH4含量的沼气就可以直接并入天然气管网作为天然气使用。那么就可以把沼气的应用领域推广到所有天然气的可利用领域，比如：家用燃气、机动车燃料【13】、发电、化工原料等。沼气的产业化发展将会得到更大的发挥空间。

 

5结束语

 

       我国气体分离行业的发展经历了建国以来50多年的风风雨雨，虽然在技术水平上、生产能力上都取得了巨大的进步，但同时我们也要看到我们现在所处的危机。目前，世界气体工业的市场基本被美、德、法、日等国家的大型跨国公司所垄断，并有向发展中国家继续扩张的趋势，尤其是在我国工业气体市场更加活跃。因此，在这种形势下，我国的工业气体行业就亟需发展壮大。发展创新，开拓新的应用领域是行业发展的根本；解决国内气体行业“散、小、乱、差”的问题，推进工业气体行业整合一体化发展也是重中之重。

 

 

参考文献：

 

【1】周智勇，大型空分设备技术现状及进展【J】．深冷技术，2007（5）：1-5

 

【2】李剑锋，周寒秋，林秀娜．径向流分子筛吸附器流场数值模拟【J】．深冷技术，2010（2）：49-52

 

【3】毛央平．新型高效冷凝蒸发器及其安全性分析 【J】.深冷技术，2004（1）：5-7

 

【4】柳红霞，毛央平．高压板翅式换热器的设计开发【J】. 深冷技术，2007（4）：21-24

 

【5】安静，LNG产业发展新思考【J】．气体分离，2010（3）：25-26

 

【6】李静，李志红．LNG冷能利用现状及发展前景【J】. 天然气工业，2005（5）：103-105

 

【7】黄青山，蔡善国．武钢30000m3/h空分设备氪氙生产系统浅析【J】.深冷技术，2005（2）：26-29

 

【8】毛绍荣，朱朔元，周智勇. 现代空分设备技术与操作原理【M】. 杭州：杭州出版社，2005：251-260

 

【9】景兴鹏，刘瑛良，郑登峰 煤层气利用技术研究现状【J】. 陕西煤炭，2007（6）：10-12

 

【10】李红艳，贾林祥 煤层气液化技术【J】中国煤气，2006,3（3）32-33

 

【11】杨仲卿，张 力，唐强 超低浓度煤层气能源化利用技术研究进展【J】. 天然气工业，2010，30（2）：1-4

 

【12】宋灿辉，肖 波，史晓燕，杨小燕 沼气净化技术现状【J】. 中国沼气，2007，25（2）：23-27

 

【13】尹 兵，陈路明，孔庆平 车用沼气提纯净化工艺技术研究【J】.现代化工，2009，29（11）：28-33

       制冷就是要从比环境温度低的装置内取走热量，以平衡由外部传入的热量，使装置保持低温状态，或使内部温度不断降低，直至不断积累起低温液体。

 

       热量只能从高温物体传给低温物体，要从低温物体取走热，首先要用人工的方法，造成一个更低温度的状态，使它具有吸收、并带走热量的能力。理论上讲，制冷量就是指这个带走热量能力的大小。根据制冷造成低温的方式不同，制冷量可分为以下三种。

 

(1)节流效应制冷量

 

       进入空分装置压力较高的空气，在装置内经过节流阀及管路、设备等压力降低而膨胀。通常，节流过程将造成温度降低，气体所具有的带走热量的能力，就是低压气体在离开装置时恢复到进口温度相同时所能带走的热量。这说明，在同样的温度下，压力高的气体具有的能量(焓)比低压时要小，二者能量(焓)的差值就是所能吸收的热量，即叫做节流效应制冷量。

 

(2)膨胀机制冷量

 

       压力较高的气体经过膨胀机膨胀时，由于气体推动叶轮旋转，对外输出功，因而气体本身的能量(焓)减小，温度显著降低。它所具有的带走热量的能力，就是吸热后恢复到膨胀前的能量。因此，膨胀机膨胀前后的能量(焓)之差就是膨胀机制冷量。

 

(3)冷冻机提供的制冷量

 

       采用分子筛净化的空分设备，往往用冷冻机的低温工质来预冷空气，以提高吸附净化效果。这是由空分设备外部提供的制冷量，就是指冷冻水从空气带走的热量，它可使所需的节流效应和膨胀机制冷量减少。

 

       制冷量与冷量两个概念有区别又有联系。制冷量是装置的属性，冷量是物质的属性。通过制冷机(包括空分设备的空气压缩、膨胀)制冷，能使物质温度降低；物质在温度降低后具有了吸热的能力，即通过装置制冷，使物质具有了冷量。

正常空分设备设计循环水工程条件如下：

 

       循环水上水温度： ≤30ºC

 

       循环水回水温度： ≤40 ºC

 

       供水压力： 0.3 MPa

 

       回水压力： 0.15 MPa

 

目前对于小型空分，需要用到冷却水的设备有冷气机组、空压机和氧氮压机等。在运行过程中关于冷却水压力偏低的问题主要有以下两个方面：

 

1、循环水供水压力偏低

 

       如果循环水供水压力偏低，就会造成换热循环水量不足，换热器换热效率降低。对整个空分系统就会造成影响。如果从设备开始运行就出现供水压力偏低的问题，就有可能是设计循环水泵供水量偏小，满足不了空分设备用水量。需要更换合适水量的循环水泵。如果是运行一段时间以后供水压力逐渐降低的，就要检查循环水泵的问题了，检查一下看泵吸入口有没有堵塞，泵自身运转是否正常等。

 

2、循环水回水压力偏低

 

       如果是循环水供水压力正常的情况下，回水压力偏低，也有两种个方面。如果开始运行压力就偏低，就要考虑换热器阻力过大，换热器设计结构不合理，或者水管路设计过小。如果试运行一段时间后，回水压力逐渐降低，很有可能是换热器冷却水通道结构严重或杂物堵塞，需要停机进行疏通或除垢。

一、分子筛的品种型号

 

       分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等

A型

       主要成分是硅铝酸盐，孔径为4A（1A=10 -10 米），称为4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。

X型

       硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为9—10A的分子筛晶体，称为13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为10X（又称钙X型）分子筛

Y型

       Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构，但化学组成不同（硅铝比较大）通常用于催化领域。

二、 分子筛的主要特性

 

1、物理特性：

       比热：约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃

       导热系数（脱水物）：2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃

       水吸附热：约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)

2、热稳定性和化学稳定性：

 

       分子筛能承受600—700℃ 的短暂高温，但再生温度一般在400℃ 以下。分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用；在盐溶液中能交换某些金属阳离子。

3、分子筛的特性

 

       分子筛是一类结晶的硅铝酸盐，由于它具有均一的孔径和极高的比表面积，所以具有许多优异的特点。(1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用，即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。(2)对于小的极性分子和不饱和分子，具有选择吸附性能，极性越大，不饱和度越高，其选择吸附性越强。(3)具有强烈的吸水性。哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下，仍有相当高的吸水容量。

 

3．1、基本特性：

a)分子筛对水或各种气，液态化合物可逆吸附及脱附。

b)金属阳离子易被交换。

c)分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积。其内表面可高于分子筛颗粒的外表面积的10000-100000倍。

 

1、根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应

 

       分子筛晶体具有蜂窝状的结构，晶体内的晶穴和孔道相互沟通，并且孔径大小均匀，固定（分子筛空腔直径一般在6—15埃之间），与通常分子的大小相当，只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附，而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道，则不被分子筛吸附。而硅胶，活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔径，孔径分布范围十分宽广，所以没有筛分性能。

2、根据分子极性，不饱和度和极化率的选择吸附

 

       分子筛对于极性分子和不饱和分子有很高的亲和力；在非极性分子中，对于极化率在的分子有较高的选择吸附优势。此外，沸点越低的分子，越不易被分子筛所吸附。

 

3．2、分子筛的高效吸附特性：

 

       分子筛对于H2O、NH3、H2S、CO2 等高分子极性具有很高的亲和力，特别是对于水，在低分压（甚至在133帕以下）或低浓度，高温（甚至在100℃ 以上）等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量。

1、低分压或低浓度下的吸附

       在相对湿度30% 时分子筛的吸水量比硅胶,活性氧化铝都高。随着相对湿度的降低，分子筛的优越性越发显著，而硅胶，活性氧化铝随着湿度的增加，吸附量不断增加，在相对湿度很低时，它们的吸附量很少。

2、高温吸附

 

       分子筛是唯一可用的高温吸附剂。在100 ℃和1.3 %相对湿度时分子筛可吸附15%重量的水分,比相同条件下活性氧化铝的吸水量大10倍;而比硅胶大20倍以上。所以在较高的温度下，分子筛仍能吸附相当数量的水分，而活性氧化铝，特别是硅胶，大大丧失了吸附能力。

3、高速吸附

 

       分子筛对像水等极性分子在分压或浓度很低时的吸附速率要远远超过硅胶，活性氧化铝。虽然在相对湿度很高时，硅胶的平衡吸水量要高于分子筛，但随着吸附质的线速度的提高，硅胶的吸水率越来越不如分子筛效率高。

3.3、分子筛的离子交换性

       分子筛的一个重要性能是可以进行可逆的离子交换。通过这种交换，改进了分子筛的吸附和催化性能，从而获得了广泛的应用（如可用于软化水和废水处理）。

3.4、分子筛的催化性能

       分子筛晶体具有均匀的孔结构，孔径的大小与通常分子相当；它们具有很大的表面积。而且表面极性很高；平衡骨架负电荷的阳离子，可进行离子交换；一些具有催化活性的金属也可以交换导入晶体，然后以极高的分散度还原为元素状态；同时分子筛骨架结构的稳定性很高。这些结构性质，使分子筛不仅成为优良的吸附剂，而且成为有效的催化剂和催化剂载体。

 

四、分子筛的主要技术指标及应用范围

 

       沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。通常，天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。

       沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程，还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域，并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。

 

分子筛主要应用品种有3A、4A、5A、13X以及以上述为基质的改性产品。

       3A分子筛用途：各种液体(如乙醇)的干燥；空气的干燥；制冷剂的干燥；天然气、甲烷气的干燥；不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。

       4A分子筛用途：空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥；氩气的制取和净化；药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥；油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。

       5A分子筛用途：变压吸附；空气净化脱水和二氧化碳。

       13X分子筛用途：空气分离装置中气体净化，脱除水和二氧化碳；天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫；一般气体深度干燥。

       改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。

       加工工艺：利用现有的硅铝酸盐矿石或煤矸石等原料，经过粉碎、成型（可造粒或挤条）、高温烧结、用氢氧化钠、氢氧化钾或氯化钙等无机物水溶液在一定温度下浸泡一定时间、然后洗涤、压滤、粉碎、成型、养生、干燥、活化工艺加工而成。

 

       颗粒度（mm,% ）：分子筛的外观指标，颗粒度范围控制在：上，下限之间大于95% ；上，下限及上限加下限均不行超过5% 。

       静态水吸附（ mg/g）：分子筛的主要指标。静态水吸附量的多少，基本上体现了该分子筛的品质。静态水吸附的范围一般在200-265mg/g 之间。

       吸附特定介质量（mg/g ）：分子筛的主要指标。不同的分子筛都要按其主要用途和其标准孔径，由一种特定的介质来进行检测，检测的结果，将直观表明该分子筛的品质的优劣。

       抗压强度（N/颗）：分子筛的主要指标。由于使用分子筛的工况条件大多是压力差较大（特别是吸附与再生切换时），如果分子筛的抗压强度不符合要求，极易造成分子筛的破损，除影响分子筛的使用寿命外，还可能使设备管道堵塞造成严重后果。抗压强度与吸附容量基本上呈反比关系。如何在保证吸附容量的基础上提高抗压强度，也是提高分子筛质量的关键。

       堆积密度（g/ml ）：分子筛的主要指标。堆积密度与抗压强度基本上呈正比关系，在吸附容量不变的情况下，堆积密度越大越好。

       磨损率（% ）：分子筛的外观指标。磨损率越低，分子筛的粉尘就越少，在使用中的不良情况越少，分子筛的品质就好。

       包装含水量（% ）：包装含水量越小，表明分子筛在储存和运输过程中的预吸附越少，对用户来讲，除了省却不必要的再生处理外，它的价值更大。

空分设备能否开成顺利，吹扫加温过程至关重要，下面针对吹扫过程提出几点注意事项：

 

1、吹扫的顺序：先塔外后塔内；先碳钢管后铝管；先粗管后细管。

2、吹扫的气量、压力是正常操作的60％。

3、注意仪表管、分析管、不凝气排放管的吹扫。

4、节流阀开度在70％为宜。

5、准备好一张工艺流程图和彩笔，吹扫干净一条管道在流程图上面做一个标记

6、结束时查看露点

7、用白色湿布检查各出口是否干净、注意吹扫阀门的开关顺序和人身安全

8、塔外管道一边吹扫一边专人敲击,使管道内杂质吹净

       空分设备的工况稳定时，装置的产冷量与冷量消耗保持平衡，装置内各部位的温度、压力、液面等参数不再随时间而变化。主冷是联系上、下塔的纽带，来自下塔的上升氮气在主冷中放热冷凝，来自上塔的回流液氧在主冷中吸热蒸发。回流液量与蒸发量相等时，液面保持不变。

 

       加工空气在进入下塔时，有一定的“含湿”，即有小部分是液体。大部分空气将在主冷中液化。对于低压空分设备，进下塔的空气是由出主热交换器冷端的空气和经液化器的空气混合而成的；对于中压空分设备，是由膨胀空气和出换热器后经节-1阀节流降压的空气混合而成的。在正常情况下，它们进塔的综合状态都有一定的“含湿量”(液化率)。进塔的空气状态是由空分设备内的热交换系统和产冷系统所保证的。

 

       当装置的冷损增大时，制冷量不足，使得进下塔的空气含湿量减小，要求在主冷中冷凝的氮气量增加，主冷的热负荷增大，相应地液氧蒸发量也增大，液氧面下降；如果制冷量过多，例如中压装置的工作压力过高时，空气进下塔的含湿量增大，主冷的热负荷减小，液氧蒸发量减少，液氧面会上升。因此，装置的冷量是否平衡，首先在主冷液面的变化上反映出来。

 

       当然，主冷液氧面是冷量是否平衡的主要标志，并不是惟一标志。因为液空节流阀等的开度过大或过小，会改变下塔的液面，进而影响主冷的液氧面的变化。但是，这不是冷量不平衡造成的，而是上、下塔的液量分配不当引起的，液面的波动也是暂时的。

膨胀机总制冷量Qp(kJ/h)与膨胀量V(m3/h)、单位制冷量Ah(kJ/kmol)有关：

 

       Qp=V△h/22.4=VAht·ηp/22.4

 

       式中的单位制冷量△^等于单位理论制冷量△ht与膨胀机效率ηp的乘积。而单位理论制冷量取决于膨胀前的压力、温度和膨胀后的压力。因此，膨胀机的制冷量与各因素的关系为：

       1)膨胀量越大，总制冷量也越大。但是，对于低压空分设备，膨胀空气直接送入上塔参与精馏，过多的膨胀空气量会影响精馏效果。这是分离过程所不希望的。

 

       2)进、出口压力一定时，机前温度越高，单位制冷量越大。例如。当膨胀机前的绝对压力为0.55MPa，机后压力为0.135MPa时，不同的机前温度下的单位理论制冷量如表13所示：

 

       表13 膨胀机前温度对单位制冷量的影响

 

 

 

       膨胀机前温度T1/K

 

       303  273  243  213  183  163  143

 

       单位理论制冷量△ht/kJ·kmol-1

 

       2850  2470  2300  2010  1720  1510  1300

 

       但是，机前温度提高，膨胀后的温度也会提高，气体直接进入上塔会破坏精馏工况。在正常生产时，温度提高幅度是有限制的。

 

       3)当机前温度和机后压力一定时，机前压力越高，单位制冷量越大。例如，当膨胀机的进口温度为160K，出口绝对压力为0.135MPa时，不同进口压力下的单位理论制冷量如表14所示。

 

       表14膨胀机前压力对单位制冷量的影响

 

       膨胀机前压力p1/MPa

 

       1.0  0.9  0.8  0.7  0.6

 

       单位理论制冷量△ht/kJ·kmol-1

 

       1970  1890  1800  1605  1570

 

       对于低压空分设备，原先流程的膨胀机进口压力取决于下塔压力，即接近空压机出口压力。采用增压透平流程后，利用膨胀机对外作功来带动增压机，压缩来自空压机的膨胀空气，可将膨胀机的进口压力提高到1.0MPa左右，增大了单位制冷量。在所需的总制冷量一定的情况下，就可以减少膨胀空气量，有利于上塔的精馏。

 

       4)膨胀机后压力越低，膨胀机内的压降越大，单位制冷量越大。但是，由于膨胀后气体进精馏塔，压力变化的余地不大。

 

       5)膨胀机绝热效率越高，制冷量越大。

       制冷就是要从比环境温度低的装置内取走热量，以平衡由外部传入的热量，使装置保持低温状态，或使内部温度不断降低，直至不断积累起低温液体。

 

       热量只能从高温物体传给低温物体，要从低温物体取走热，首先要用人工的方法，造成一个更低温度的状态，使它具有吸收、并带走热量的能力。理论上讲，制冷量就是指这个带走热量能力的大小。根据制冷造成低温的方式不同，制冷量可分为以下三种。

 

(1)节流效应制冷量

 

       进入空分装置压力较高的空气，在装置内经过节流阀及管路、设备等压力降低而膨胀。通常，节流过程将造成温度降低，气体所具有的带走热量的能力，就是低压气体在离开装置时恢复到进口温度相同时所能带走的热量。这说明，在同样的温度下，压力高的气体具有的能量(焓)比低压时要小，二者能量(焓)的差值就是所能吸收的热量，即叫做节流效应制冷量。

 

(2)膨胀机制冷量

 

       压力较高的气体经过膨胀机膨胀时，由于气体推动叶轮旋转，对外输出功，因而气体本身的能量(焓)减小，温度显著降低。它所具有的带走热量的能力，就是吸热后恢复到膨胀前的能量。因此，膨胀机膨胀前后的能量(焓)之差就是膨胀机制冷量。

 

(3)冷冻机提供的制冷量

 

       采用分子筛净化的空分设备，往往用冷冻机的低温工质来预冷空气，以提高吸附净化效果。这是由空分设备外部提供的制冷量，就是指冷冻水从空气带走的热量，它可使所需的节流效应和膨胀机制冷量减少。

 

       制冷量与冷量两个概念有区别又有联系。制冷量是装置的属性，冷量是物质的属性。通过制冷机(包括空分设备的空气压缩、膨胀)制冷，能使物质温度降低；物质在温度降低后具有了吸热的能力，即通过装置制冷，使物质具有了冷量。

往复式压缩机

       单级活塞压缩机 ：只由一个过程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。 活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内。 在冲程未端，活塞向上运动，进气阀门被打开，输出空气进入储气罐。 这种型式的压缩机通常用于需要3-7巴碰运气范围的系统。

       两级活塞式压缩机 ：在单级压缩机中，若空气压力超过6巴，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。因此，工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的。 由两面三刀个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。 如果最终压力为7巴，第一级通常将它压缩到3巴，然后被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到7巴。 压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再进入第二级气缸。因此，相对于单级压缩机提高了效率。最后输出的温度可能在120°C左右。

       膜片式压缩机 ：膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。由于它完全没有油，因此广泛用于仪器医药和相类似的工业中。 膜片使气室容积发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。

旋转式压缩机

 

       两个啮合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空气。 利用喷油来润滑和密封两旋转的螺杆，油分离器将油与输出空气分开。 此类压缩机可连续输出流量超过400M³/MIN，压力高达10巴。 和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。 虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受到青睐，但工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。

       涡旋式压缩机 ：涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。 由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。由于涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。 由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。 涡旋式压缩机零部件少，只有四个运行部件压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。

 

压缩机的特性参数

       压缩机的容量或输出量用标准容积流量来表示，单位为m³/S, Mn³/min, DMn³/S, 或L/min。容量也可用排量或“理论输入量”来表示，对活塞式压缩机来说：

       Q（L/MIN）=活塞面积（dm²）X 行程（dm）X 第一级气负缸数 X 转速（rpm）

       对于两级压缩机，仅考虑其第一级气缸。由于容积和热量损失，输出量通常比输入量为少。 在压缩过程末端，不可能将所有的压缩空气排出，因此容积损失是难免的。压缩后还留有一定的空间，称之为“死容积”。 热量损失是由于压缩过程中温度很高，因此容积增大，当冷却至室温时，其容积又减少。（见第三章中查理定律）。

       容积效率 ：比值自由空气输出量/排气量 用百分数表示时，叫做容积效率，它随尺寸大小，型号和压缩机的加工，级数和最终的压力变化而变化。二级压缩机的容积效率小于一级，因为第一、二级气缸之间有“死容积”。

       热效率及总效率 ：除了上述损失外，热量的影响也使压缩空气的效率降低。这些损失使总效率进一步减少，减少的程度取决于压缩比和负荷。满量工作的压缩机积聚了大量的热量从而降低了效率。在两面三刀级压缩机中，压缩比逐渐减小，部分在第一级中被压缩的空气在第二级气缸被压至最终压力前，经过中间冷却器冷却。

       例如，如果第一级气缸吸入的在气衩压缩至它体积的三分之一，那么在输出处它的绝对压力将达3巴，相对来说，由于压缩比小因而产生的热量相应较低，压缩空气通过中间冷却器后输入第二级气缸，然后又衩压缩到它体积的三分之一，于是最终压力为9巴（ABS）。 在一级压缩机中将空气从大气压直接压缩到9巴（ABS）所产生的热量比二级压缩机要多得多，总效率也将大大下降。 对于较低的最终压力单级压缩，因其纯容积效率较高。然而，随着最终压力的逐渐啬，热量损失变得愈来愈重要，具有较高热效率的二级压缩机的优越性就体现出来了。 “单位能量消耗”是衡量总效率的指标，并且能用于估计制造压缩空气的需的费用，平均的，1Kw电能产生120-150l/min(=0.12-0.15M²n/min/kw)工作压力为7巴的压缩空气。

 

压缩机的辅件

       储气罐 ：储气罐是钢板焊接制成的压力容器，水平或垂直地直接安装在后冷却器后面来储存压缩空气，因此，可以减少空气流的脉动。 它的重要功能是贮备足够的空气来满足超出压缩机容量的要求，尽可能减少压缩机常发生的“满载”与“空载”现象，它在进一步分配空气前再补充和凝结从后冷却器中出来的油和水份，因此，最好将储气罐放在阴凉处。 这种容器应该装上安全阀、压力表、排水阀以及便于检查和清洁其内部的人孔盖。 储气罐的尺寸大小根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小以需求量是桓定的还是变化的来确定。 工业里供给一个网络使用的电力驱动压缩机，通常在最小压力和最大压力之间切换，这种控制称为“自动控制”。这就需要相当于的最小储气罐容积避免这种频繁的切换。 由内燃机驱动的流动压缩机将空气压到最大压力后也不停止，但吸气瘩上升以便空气自由地进入气缸而不被压缩，压缩和空载运动之间压力差很小，这时仅需较小储气罐。

对工厂来说，计算储气罐尺寸的原则是：

       储气罐容量=压缩机每分钟压缩空气的输出量（不是F.A.D）!( FREE. AIR DELIVER)。

       例如，压缩机输出18mn³/min的流量（自由空气），平均压力为7巴，因此压缩空气每分钟输出量为18000/7约等于2500l，即容积为2750l的储气罐是合适的。

       入口过滤器 ：典型的城市空气含有4000万单位/M³的固体颗粒，即灰尘、油泥、花粉等。如果这种空气被压缩到7巴，那么浓度将达到3.2亿单位/m³。压缩机工作可靠的一个重要条件是必须提供合适且有效的过滤器，以免气缸和活塞环过量损耗，这种损耗主要是由于这样不纯物质的磨擦而引起的。 过滤器不需太细密，因为压缩机的效率随空气阻力的增加而减少。因此，细小的颗粒（2-5µ）不能滤掉。 吸气口应设置和尽可能远，干净干燥的空气向上流动，进气管的直径足够大以避免过大的压力。当应用消声器时，过滤器应放在它的上端以尽可能减小空气流的脉动。

一、分子筛的品种型号

 

       分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等

A型

       主要成分是硅铝酸盐，孔径为4A（1A=10 -10 米），称为4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。

X型

       硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为9—10A的分子筛晶体，称为13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为10X（又称钙X型）分子筛

Y型

       Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构，但化学组成不同（硅铝比较大）通常用于催化领域。

二、 分子筛的主要特性

 

1、物理特性：
       比热：约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃

       导热系数（脱水物）：2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃

       水吸附热：约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)

2、热稳定性和化学稳定性：

 

       分子筛能承受600—700℃ 的短暂高温，但再生温度一般在400℃ 以下。分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用；在盐溶液中能交换某些金属阳离子。

3、分子筛的特性

 

       分子筛是一类结晶的硅铝酸盐，由于它具有均一的孔径和极高的比表面积，所以具有许多优异的特点。(1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用，即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。(2)对于小的极性分子和不饱和分子，具有选择吸附性能，极性越大，不饱和度越高，其选择吸附性越强。(3)具有强烈的吸水性。哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下，仍有相当高的吸水容量。

 

3．1、基本特性：

a)分子筛对水或各种气，液态化合物可逆吸附及脱附。

b)金属阳离子易被交换。

c)分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积。其内表面可高于分子筛颗粒的外表面积的10000-100000倍。

 

1、根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应

 

       分子筛晶体具有蜂窝状的结构，晶体内的晶穴和孔道相互沟通，并且孔径大小均匀，固定（分子筛空腔直径一般在6—15埃之间），与通常分子的大小相当，只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附，而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道，则不被分子筛吸附。而硅胶，活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔径，孔径分布范围十分宽广，所以没有筛分性能。

2、根据分子极性，不饱和度和极化率的选择吸附

 

       分子筛对于极性分子和不饱和分子有很高的亲和力；在非极性分子中，对于极化率在的分子有较高的选择吸附优势。此外，沸点越低的分子，越不易被分子筛所吸附。

 

3．2、分子筛的高效吸附特性：

 

       分子筛对于H2O、NH3、H2S、CO2 等高分子极性具有很高的亲和力，特别是对于水，在低分压（甚至在133帕以下）或低浓度，高温（甚至在100℃ 以上）等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量。

1、低分压或低浓度下的吸附

       在相对湿度30% 时分子筛的吸水量比硅胶,活性氧化铝都高。随着相对湿度的降低，分子筛的优越性越发显著，而硅胶，活性氧化铝随着湿度的增加，吸附量不断增加，在相对湿度很低时，它们的吸附量很少。

2、高温吸附

 

       分子筛是唯一可用的高温吸附剂。在100 ℃和1.3 %相对湿度时分子筛可吸附15%重量的水分,比相同条件下活性氧化铝的吸水量大10倍;而比硅胶大20倍以上。所以在较高的温度下，分子筛仍能吸附相当数量的水分，而活性氧化铝，特别是硅胶，大大丧失了吸附能力。

3、高速吸附

 

       分子筛对像水等极性分子在分压或浓度很低时的吸附速率要远远超过硅胶，活性氧化铝。虽然在相对湿度很高时，硅胶的平衡吸水量要高于分子筛，但随着吸附质的线速度的提高，硅胶的吸水率越来越不如分子筛效率高。

3.3、分子筛的离子交换性

       分子筛的一个重要性能是可以进行可逆的离子交换。通过这种交换，改进了分子筛的吸附和催化性能，从而获得了广泛的应用（如可用于软化水和废水处理）。

3.4、分子筛的催化性能

       分子筛晶体具有均匀的孔结构，孔径的大小与通常分子相当；它们具有很大的表面积。而且表面极性很高；平衡骨架负电荷的阳离子，可进行离子交换；一些具有催化活性的金属也可以交换导入晶体，然后以极高的分散度还原为元素状态；同时分子筛骨架结构的稳定性很高。这些结构性质，使分子筛不仅成为优良的吸附剂，而且成为有效的催化剂和催化剂载体。

 

四、分子筛的主要技术指标及应用范围

 

       沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。通常，天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。

       沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程，还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域，并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。

 

分子筛主要应用品种有3A、4A、5A、13X以及以上述为基质的改性产品。

       3A分子筛用途：各种液体(如乙醇)的干燥；空气的干燥；制冷剂的干燥；天然气、甲烷气的干燥；不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。

       4A分子筛用途：空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥；氩气的制取和净化；药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥；油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。

       5A分子筛用途：变压吸附；空气净化脱水和二氧化碳。

       13X分子筛用途：空气分离装置中气体净化，脱除水和二氧化碳；天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫；一般气体深度干燥。

       改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。

       加工工艺：利用现有的硅铝酸盐矿石或煤矸石等原料，经过粉碎、成型（可造粒或挤条）、高温烧结、用氢氧化钠、氢氧化钾或氯化钙等无机物水溶液在一定温度下浸泡一定时间、然后洗涤、压滤、粉碎、成型、养生、干燥、活化工艺加工而成。

 

       颗粒度（mm,% ）：分子筛的外观指标，颗粒度范围控制在：上，下限之间大于95% ；上，下限及上限加下限均不行超过5% 。

       静态水吸附（ mg/g）：分子筛的主要指标。静态水吸附量的多少，基本上体现了该分子筛的品质。静态水吸附的范围一般在200-265mg/g 之间。

       吸附特定介质量（mg/g ）：分子筛的主要指标。不同的分子筛都要按其主要用途和其标准孔径，由一种特定的介质来进行检测，检测的结果，将直观表明该分子筛的品质的优劣。

       抗压强度（N/颗）：分子筛的主要指标。由于使用分子筛的工况条件大多是压力差较大（特别是吸附与再生切换时），如果分子筛的抗压强度不符合要求，极易造成分子筛的破损，除影响分子筛的使用寿命外，还可能使设备管道堵塞造成严重后果。抗压强度与吸附容量基本上呈反比关系。如何在保证吸附容量的基础上提高抗压强度，也是提高分子筛质量的关键。

       堆积密度（g/ml ）：分子筛的主要指标。堆积密度与抗压强度基本上呈正比关系，在吸附容量不变的情况下，堆积密度越大越好。

       磨损率（% ）：分子筛的外观指标。磨损率越低，分子筛的粉尘就越少，在使用中的不良情况越少，分子筛的品质就好。

       包装含水量（% ）：包装含水量越小，表明分子筛在储存和运输过程中的预吸附越少，对用户来讲，除了省却不必要的再生处理外，它的价值更大。

在现场做气压试验主要是检查设备气密性。在试压时应注意下列问题：

 

(1)严禁用氧气作为试压气源；

 

(2)对试压后不再脱脂的忌油设备，应用清洁无油的试压气源；

 

(3)对试压用的压力表应经校验，予以铅封后方得使用。试压前应仔细检查压力表阀是否已经打开；

 

(4)试压时，不能对试压容器用锤敲击；

 

(5)试压时，不能拆卸或拧紧螺钉；

 

(6)用氮气瓶或压力等级较高的气源向较低压力的容器充气试压时，应安装减压阀，严禁直接充气。

 

(7)试压充气达到规定压力后，应将充气管接头拆除。

影响氧产量的因素，除了尽可能减少空气损失，降低设备阻力，以增加空气量；尽可能减少跑冷损失、热交换不完全损失和漏损，以减少膨胀空气量外，这里主要从调整精馏工况的角度，分析一下调整产量的方法：

 

(1)液面要稳定。液氧液面稳定标志着设备的冷量平衡。如果液氧面忽高忽低，调整纯度就十分困难。合理调节膨胀量和液空、液氧调节阀开度，使液氧面稳定。

 

(2)调节好液空、液氮纯度。下塔精馏是上塔的基础。液空、液氮取出量的变化，将影响到液空、液氮的纯度，并且影响到上塔精馏段的回流比。如果液氮取出量过小，虽然氮纯度很高，但是，给精馏段提供的回流液过少，将使氮气纯度降低。此时，由于液空中的氧浓度低，将造成氧纯度下降，氧产量减少。因此，下塔的最佳精馏工况应是在液氮纯度合乎要求的情况下，尽可能加大取出量。一方面为上塔精馏段提供更多的回流液；另一方面使液空的氧浓度提高，减轻上塔的精馏负担，这样才有可能提高氧产量。这里需要说明的是，液氮纯度的调节要用液氮调节阀，不能用下塔液氮回流阀。回流阀在正常情况下应全开。

 

(3)调整好上塔精馏工况，努力提高平均氮纯度。平均氮纯度的高低标志着氧损失率的大小。而平均氮纯度又取决于污氮纯度的高低，因为污氮气量占的比例大。污氮的纯度主要也是靠下塔提供合乎要求的液氮来保证的。当下塔精馏工况正常，而污氮纯度仍过低时，则可能是上塔的精馏效率降低(例如塔板堵塞或漏液)；或是膨胀空气量过大；或是氧取出量过小、纯度过高，使上升蒸气量增多，回流比减小。要改善上塔的精馏工况，主要是控制氧、氮取出量。一方面二者的取出量要合适；另一方面阀门开度要适度，以便尽可能降低上塔压力，有利于精馏，以提高污氮纯度。