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制氧工考试

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小型空分设备加温时为什么要控制高压空气压力,控制在多少为宜?

正确答案: 由于进入纯化器的气体为饱和空气,所以小型空分设备在加温时要控制高压空气压力的目的在于:
1)减少加温气体带入纯化器(或干燥器)的水分;
2)保证纯化器(或干燥器)的使用周期;
3)延长吸附剂的使用寿命。
当温度一定时,饱和空气中的水蒸气分压力(即该温度下的水蒸气饱和压力)为定值,与饱和空气的总压力无关。也就是说,无论饱和空气的总压力多大,在相同体积的饱和空气中,水蒸气的质量含量是一样的。所以,相同质量的饱和空气的总压力控制得越高,总体积便越小,饱和空气中所包含的水分(质量)便越少。例如,在空压机的加工空气量和压缩后的温度一定时,如果加工空气分别被压缩到1MPa(表压)和2MPa(表压),由于前者的绝对压力几乎是后者的一半,即所占体积要几乎大一倍,所含水分的质量便也相差近一倍。
一般纯化器的设计参数是:工作压力为2MPa(表压),工作温度为30℃,切换时间为8h。若分馏塔在加温时对高压空气的压力不加控制,工作压力很可能低于1MPa(表压),纯化器工作温度虽仍为30℃,但每小时带入纯化器的水分比设计值将成倍地增加。此时,如果为了保持加温气体出纯化器后的干燥度,就要每4h切换一次,但这样切换后的再生时间却来不及;如果不及时切换,使用时间便要超过4h,加温气体出纯化器后的水分含量便会增加,从而影响分馏塔的加温效果。因此,为了减少加温气体带入纯化器(或干燥器)的水分,以保证纯化器(或干燥器)的使用周期,纯化器加温时的压力应控制为正常的工作压力(2MPa)。
另外,气体在纯化器内的流动速度也和压力成反比。如果纯化器加温时的压力控制得低于1MPa(表压),则速度要比2MPa大一倍。而气流速度的大幅增大,还容易使吸附剂变成粉末。因此,纯化器加温时的压力控制为正常的工作压力(2MPa),有利于延长吸附剂的使用寿命。
但是,应注意对加温入口阀的控制,使进入加热炉的压力不高于0.5MPa,上塔压力不高于正常的工作压力。
答案解析:
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