›
›

Bài giảng Vận hành hệ thống điều chế Oxy và Nitơ - Chương I: Đặc tính vật lý của không khí

pdf 44 trang ngocly 1430
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vận hành hệ thống điều chế Oxy và Nitơ - Chương I: Đặc tính vật lý của không khí", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_van_hanh_he_thong_dieu_che_oxy_va_nito_chuong_i_da.pdf

Nội dung text: Bài giảng Vận hành hệ thống điều chế Oxy và Nitơ - Chương I: Đặc tính vật lý của không khí

  1. 11/13/2009 VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ OXY-OXY-NITNITƠ: CHƯƠNG I: ĐẶC TÍNH VẬT LÝ CỦA KHƠNG KHÍ A. ĐẶC TÍNH CỦA KHƠNG KHÍ 1
  2. 11/13/2009 ĐƠN VỊ ĐO ÁP SUẤT 2 •Kg/cm 1 kg lực 1 cm 2 • 1 Kg/cm y 1 bar 2 • 1 Kg/cm y 0,1 Mpa • 1 Kg/cm2 = 14,2 psi m m P = 8 Kg/Cm2 D = 400 Lựctácdc tác dụng = Diện tích X Áp suất =  x 20 x 20 X 8 = 10048 Kg = 10,048 Tấn 2
  3. 11/13/2009 Liên quan giữa áp suất và thể tích P = 1 bar P = 2 bar V = 2 L V = 1 L Yếu tố nhiệt độ  Nếu áp suất khơng đổi, khi gia nhiệt thể tíc h sẽ tăng.  Nếu thể tích khơng đổi, khi gia nhiệt áp suất sẽ tăng 3
  4. 11/13/2009 Quá trình đoạn nhiệt  Khi bị nén, nhiệt độ của khí sẽ tăng.  Khi giãn nở (từ áp suất cao xuống áp suất thấp) nhiệt độ sẽ giãm. Các trạng thái của khơng khí Ở nhiệt độ và áp suất xác định, khơng khí sẽ ở 1 trong 3 trạng thái: Khí, Lỏng hay Rắn. 4
  5. 11/13/2009 Biểu đồ trạng thái của khơng khí Thành phần khơng khí Loại khí Cơng Hàm Điểm Điểm Điểm Nguyên thức lượng % đơng sơi tới hạn tử lượng đặt Oxy O2 20.99 -218.9 -182.8 -118.9 16 Nitơ N2 78.03 -209.7 -195.6 -147.2 14 Oxyd Carbon CO2 0.03 -78.3 31.1 Helium He 0.0005 -272.2 -268.9 -267.8 4 Neon Ne 0. 0018 -248. 3 -245. 8 -238. 3 20. 2 Argon Ar 0.9323 -189.2 -185.6 -122.2 39.9 Krypton Kp 0.0001 -168.9 -151.7 -62.8 82.9 Xenon Xe 0.000009 -140 -109.2 16.7 130.2 Hơi nướcH2O < 4-5 0 100 374.4 5
  6. 11/13/2009 B. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ OXY VÀ NINI TTƠ Phương pháp chưng cất khơng khí hĩa lỏng  Hệ thống tách khí cao áp  Hệ thống tách khí trung áp  Hệ thống tách khí hạ áp 6
  7. 11/13/2009 Những phương pháp điều chế Oxy khác  Điều chế Oxy bằng phương pháp hố học.  Điều chế Oxy bằng điện phân  Điều chế Oxy bằng phương pháp hấp thụ.  Điều chế Oxy bằng sinh hĩa. Điều chế nitơ bằng phương pháp lọc cao áp  Phương pháp này dùng để điều chế Ni-tơ cĩ độ tin h khiết khơng cao.  Ưu điểm là hệ thống đơn giản, gọn và độ an tồn cao. 7
  8. 11/13/2009 C. QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC Thiết bị cĩ yêu cầu nghiêm ngặt về an tồn lao động  Các thiết bị cĩ yêu cầu nghiêm ngặt về an ttàồn lao động phải được đăng ký với thanh tra an tồn địa phương và kiểm định định kỳ.  Hệ thống điều chế Oxy-Oxy-NitNitơ là 1 thiết bị cĩ yêu cầu nghiêm ngặt về an tồn lao động. 8
  9. 11/13/2009 Thiết bị cĩ yêu cầu nghiêm ngặt về an tồn lao động  Mỗi bình áp lực trong hệ thống điều chế và nạp khí ph ải được đăng kiểm.  Hệ thống phải được đăng kiểm. Hồ sơ bắt buộc phải cĩ khi đăng kiểm bình áp lực  Bản vẽ cấu tạo.  Biên bản kiểm tra khơng phá hủy (NDT).  Lý lịch thiết bị  Chứng chỉ xuất xưởng (Thiết bị mới) 9
  10. 11/13/2009 Hồ sơ nên cĩ khi mua bình áp lực  Hồ sơ thiết kế.  Chứng chỉ xuất xưỡng  Chứng chỉ kim loại  Biên bản kiểm tra khơng phá hủy. Hồ sơ bắt buộc phải cĩ khi đăng kiểm hệ thống điều chế và nạp khí  Hồ sơ đăng kiểm tất cả thiết bị trong hệ thống.  Bản vẽ mặt bằng  Bản vẽ sơ đồ nguyên lý  Chứng chỉ xuất xưởng bơm, van, hệ thống nạp và các thiết bị đo kiểm, khống chế.  Hồ sơ đăng kiểm chai chứa khí 10
  11. 11/13/2009 VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ OXY-OXY-NITNITƠ: CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP PHÂN LY KHƠNG KHÍ A. Nguyên tắc chung o  Oxy lỏng sơi ở nhiệt độ -182.8-182.8 C o  Ni tơ lỏng sơi ở nhiệt độ -195.6-195.6 C Khí Ni tơ Khí Oxy Vì nhiệt độ sơi của nitơ thấp hơn,g, khi khơng khí lỏng hĩa hơi, nitơ sẽ bay hơi nhanh hơn Oxy. Khơng khí lỏng 11
  12. 11/13/2009 Sơ đồ nguyên tắc Bộ lọc Máy Bộ lọc khí nén khí Máy giản khí hay tiết lưu Hĩa lỏng Tháp Oxy chưng cất Ni tơ Những bộ phận chính  Máy nén khí.  Bộ phận lọc khơng khí.  Thiết bị trao đổi nhiệt.  Bộ phận tiết lưu và giãn khí.  Bộ phận chưng cất –tách ly khơng khí l ỏng.  Bộ phận tồn trữ và chiết nạp. 12
  13. 11/13/2009 B. Các phương pháp chưng cất  Chưng cất cao áp với áp suất đầu vào đến 200 bar.  Chưng cất trung áp với áp suất đầu vào đến 70 bar.  Chưng cất thấp áp với áp suất đầu vào đến 6.5 bar. Sơ đồ cụm thiết bị Các thiết bị Nén và lọc khí Bộ tách ly khơng khí nằm trong thùng máy chèn đầy chất cách nhiệt Hệ thống chiết nạp và tồn trữ 13
  14. 11/13/2009 1. Phương pháp chưng cất cao áp 2. Phương pháp chưng cất trung áp Khơng khí 60 – 70 bar Oxy Bình trao đổi nhiệt Van tiết lưu Nitơ Bộ quá lạnh Van tiết lưu Máy giãn khí Bơm Oxy Van tiết lưu Tháp chưng cất 14
  15. 11/13/2009 3. Phương pháp chưng cất thấp áp 4. Tháp chưng cất Tháp chưng cất gồm:  Phần cao áp.  Phần thấp áp.  Bộ làm lạnh bổ xung.  Hệ thống tuần hồn và tiết lưu. 15
  16. 11/13/2009 Phần cao áp tháp Môi chất Môi chất làm lạnh ra chưng cất làm lạnh vào Nitơ lỏng ra Hơi N2 từ khay Khí hóa Hơi giàu Ni lỏng giàu tơ ôxy chảy bay lên xuống Không khí lỏng vào Ôâxy lỏng ra CHI TIẾT CỦA KHAY Phần thấp áp tháp N2 hơi ra chưng cất N2 lỏng vào Ôxy lỏng vào Ôxy lỏng thành phẩm ra 16
  17. 11/13/2009 Ảnh chụp phần trên tháp chưng cất C. MÁY NÉN KHÍ  Máy nén khí kiểu piston.  Máy nén khí ly tâm. 17
  18. 11/13/2009 1. Máy nén piston Máy nén 4 cấp dạng đứng Piston 4 Piston 3 Piston 2 Piston 1 18
  19. 11/13/2009 Máy nén 4 cấp dạng đứng Bộ phận làm lạnh Bộ phận làm lạnh cấp 2 và 3 Máy nén dạng nằm ngang Vùng nén 2 Vùng nén 1 Vùng nén 3 Vùng nén 4 19
  20. 11/13/2009 2. Máy nén ly tâm Luồn khơng khí đi trong máy nén ly tâm 20
  21. 11/13/2009 Máy nén ly tâm nhiều cấp Cấu tạo cánh bơm 21
  22. 11/13/2009 D. MÁY GIÃN KHÍ  Khi gia tăng thể tích, nhiệt độ của khí giãm. Các kiểu thiết bị giãn khí  Van tiết lưu  Máy giãn kiểu piston  Máy giãn kiểu turbin (Ly tâm) 22
  23. 11/13/2009 Cấu tạo van tiết lưu Phĩng to chi tiết van tiết lưu 23
  24. 11/13/2009 Máy giãn khí kiểu pitpit tơngtơng Máy giãn khí kiểu pitpit tơngtơng 24
  25. 11/13/2009 Đầu van hút của máy giãn Máy giãn kiểu ly tâm 25
  26. 11/13/2009 Máy giãn kiểu ly tâm – Nhìn bên ngồi Máy giãn kiểu ly tâm 26
  27. 11/13/2009 E. Bộ phận lọc và làm khơ khí  Làm sạch khí carbonic, accetylen và những loại tạp chất khác.  Tách hơi nước ra khỏi khơng khí. Tại sao phải làm sạch và làm khơ khơng khí?  Các chất khí và hơi nước cĩ nhiệt độ đĩng băng cao hơn nhiệt độ hĩa lỏng của ni-ni-ttơ và Oxy cĩ thể làm tắc nghẽn các ống dẫn.  Khí Accetylen cĩ thể đĩng rắn trên thành tháp chưng cất và phát nổ 27
  28. 11/13/2009 1. Làm sạch khơng khí  Phương pháp dùng tháp rửa bằng dung dịch kiềm.  Hấp thụ bằng các hợp chất rắn như đất sét hoạt tính, silicagel, zeolit 28
  29. 11/13/2009 Tháp hấp thụ khí CO2 bằng dung dịch sút (NaOH) Các cột chứa các hạt hấp thụ 29
  30. 11/13/2009 2. Làm khơ khơng khí  Hạ thấp nhiệt độ để ngưng tụ hơi nước.  Các hạt hấp thụ mà thành phần chính là Si-Si-lili cátcát và Oxyt nhơm.  Hiện nay chủ yếu dùng hạt zeolit để tách ẫm và làm sạch. Thành phần hĩa học trung bình của zeolit SiO2 67.2% Al2O3 11.3% K2O1.5% Na2O1.8% MgO 0.8% Cao 3.3% Fe2O3 0.8% MnO 0.06% TiO2 0.50% P2O5 0.01% SO3 Khơng đáng kể Cl Khơng đáng kể 30
  31. 11/13/2009 F. Bình trao đổi nhiệt Phân loại bình trao đổi nhiệt  Số dịng mơi chất tham gia trao đổi nhiệt (2 hoặc 3)  Dịng mơi chất chuyển động song song hay vuơng gĩc. 31
  32. 11/13/2009 Nguyên lý bình trao đổi nhiệt Nguyên lý bình trao đổi nhiệt Loại 3 dịng mơi chất: Oxy, nitơ, khơng khí. 32
  33. 11/13/2009 Cấu tạo bình trao đổi nhiệt Loại 3 dịng mơi chất: Oxy, nitơ, khơng khí. Cấu tạo bình trao đổi nhiệt Loại 3 dịng mơi chất: Oxy, nitơ khí & nitơ lỏng. 33
  34. 11/13/2009 G. THIẾT BỊ CHIẾT NẠP VÀ TỒN TRỮ 1. B ơm nén khí và bơm lỏng. 2. Chai chứa khí, nạp khí vào chai. 3. Bình chứa khí hĩa lỏng –bình trên xe và cố định. 1. Bơm và máy nén  Để nạp khí vào chai, cần cĩ bơm nén khí đến áp suất tr ên 150 bar.  Để đưa khí hĩa lỏng vào bồn chứa cần cĩ bơm lỏng. 34
  35. 11/13/2009  Bơm Oxy khơng bơi trơn bằng dầu mở.  Các sét-măng khơng bằng kim loại mà bằng các loại sợi tổng hợp.  Khơng cần bơi trơn hay bơi trơn bằng nước cất và glycerin (7(7 8%).8%). Bơm Oxy lỏng Máy nén khí Oxy 35
  36. 11/13/2009 2. Nạp khí vào chai Van và chai chứa khí 36
  37. 11/13/2009 Ống dẫn từ van xuống giúp cho trong chai cĩ vùng chứa hơi - Điều này giúp chai an tồn hơn 37
  38. 11/13/2009 Cơ cấu cặp ống nạp vào van chai 38
  39. 11/13/2009 Các loại máy nạp  Thủ cơng  Bán tự động  Tự động 39
  40. 11/13/2009 Nạp thủ cơng  Lắp ống nạp vào van chai  Mở van chai  Mở van nạp trên khung nạp  Khi áp suất đạt đền áp suất nạp, đĩng van chai  Đĩng van nạp trêkhên khung nạp  Mở ống nạp ra khỏi van chai. Nạp bán thủ cơng  Lắp ống nạp vào van chai  Mở van chai  Ấn nút bắt đầu nạp, van nạp tự động mở cho khí vào chai.  Khi áp suất đạt đền áp suất nạp, van nạp tự động đĩng lại  Mở ống nạp ra khỏi van chai. 40
  41. 11/13/2009 3. Bình chứa khí hĩa lỏng Bình 2 vỏ chứa khí hĩa lỏng  Bình 2 vỏ, ở giửa là chân khơng để cáhách nhiệt.  Một số bình cịn cĩ bộ làm lạnh.  Việc duy trì chân khơng trong võ bình là hết sức quan trọng. 41
  42. 11/13/2009 Sơ đồ bình chứa 2 vỏ dạng đứng 42
  43. 11/13/2009 Robot ACFM (Alternating Current Field Messurement) Chai 2 vỏ 43
  44. 11/13/2009 Tĩm tắt chương 2 Các bước điều chế Oxy và Ni-Ni-ttơ từ khơng khí.  Khơng khí được nén và làm sạch khỏi các loại khí CO2, Axetilen, khí trơ và hơi nước.  Hổn hợp khí được đưa vào bộ chưng cất với áp suất 6 bar nhiệt độ -173-173o C  Ở đầu ra của bộ chưng cất nhiệt độ cĩ thể thấp hơn nửa và áp suất cịn khoảng 0.6 bar.  Sản phẩm dạng khí sẽ được nén đến 200200 300300 bar trước khi nạp vào chai.  Sản phẩm dạng lỏng sẽ được chứa trong các bình 2 vỏ. 44