Bài giảng an toàn hệ thống điều chế oxy và nitơ chương 1 2 đặc tính vật lý của không khí và phương pháp phân ly không khí

11/13/2009

VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ OXYOXY-NITƠ:

CHƯƠNG I:

ĐẶC TÍNH VẬT LÝ CỦA
KHÔNG KHÍ

A. ĐẶC TÍNH CỦA KHÔNG KHÍ

1


11/13/2009

ĐƠN VỊ ĐO ÁP SUẤT
• Kg/cm2

1 kg lực

1 cm

P = 8 Kg/Cm2

D = 400 m
mm

• 1 Kg/cm2 y 1 bar
• 1 Kg/cm2 y 0,1 Mpa
• 1 Kg/cm2 = 14,2 psi

Lực tác dụng = Diện tích X Áp suất
=  x 20 x 20 X 8 = 10048 Kg
= 10,048 Tấn

2


11/13/2009

Liên quan giữa áp suất và thể tích

P = 1 bar
V=2L

P = 2 bar
V=1L

Yếu tố nhiệt độ




Nếu áp suất không đổi, khi gia nhiệt
thể tích
tí h sẽ
ẽ tăng.
tă
Nếu thể tích không đổi, khi gia nhiệt
áp suất sẽ tăng

3


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 không khí

Ở nhiệt độ và áp suất xác định, không
khí sẽ ở 1 trong 3 trạng thái: Khí,
Lỏng hay Rắn.

4


11/13/2009

Biểu đồ trạng thái của không khí

Thành phần không khí
Loại khí

Công Hàm
thức lượng %

Điểm
đông
đặt

Oxy
Nitơ
Oxyd Carbon
Helium
Neon
Argon
Krypton
Xenon
Hơi nước

O2
20.99
N2
78.03
CO2
0.03
He
0.0005
Ne
0 0018
0.0018
Ar
0.9323

Kp
0.0001
Xe 0.000009
H2O
< 4-5

-218.9 -182.8 -118.9
-209.7 -195.6 -147.2
-78.3
31.1
-272.2 -268.9 -267.8
-248
248.3
3
-189.2
-168.9
-140
0

Điểm
sôi

Điểm Nguyên
tới hạn tử lượng

-245
245.8
8 -238
238.3
3

-185.6 -122.2
-151.7 -62.8
-109.2 16.7
100

16
14
4
20 2
20.2
39.9
82.9
130.2

374.4

5


11/13/2009

B. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU
CHẾ OXY VÀ NI
NI--TƠ

Phương pháp chưng cất không khí
hóa lỏng




Hệ thống tách khí cao áp
Hệ thống tách khí trung áp
Hệ thống tách khí hạ áp

6


11/13/2009

Những phương pháp điều chế Oxy khác







Điều
học.
Điều
Điều
thụ.
Điều

chế Oxy bằng phương pháp hoá
chế Oxy bằng điện phân
chế Oxy bằng phương pháp hấp
chế Oxy bằng sinh hóa.

Điều chế nitơ bằng phương pháp
lọc cao áp




Phương pháp này dùng để điều chế
Ni--tơ có
Ni
ó độ ti
tinh
h khiết không
khô
cao.
Ưu điểm là hệ thống đơn giản, gọn
và độ an toàn cao.

7


11/13/2009

C. QUẢN LÝ NHÀ NƯỚC

Thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về
an toàn lao động




Các thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt
về
ề an toàn
t à lao
l
độ
động phải
hải đượ
được đă
đăng
ký với thanh tra an toàn địa phương
và kiểm định định kỳ.
Hệ thống điều chế OxyOxy-Nitơ là 1 thiết
bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an
toàn lao động.

8


11/13/2009

Thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về
an toàn lao động




Mỗi bình áp lực trong hệ thống điều
chế
hế và

à nạp khí phải
hải đượ
được đă
đăng kiể
kiểm.
Hệ thống phải được đăng kiểm.

Hồ sơ bắt buộc phải có khi đăng
kiểm bình áp lực






Bản vẽ cấu tạo.
Biên bản kiểm
ể tra không phá hủy
(NDT).
Lý lịch thiết bị
Chứng chỉ xuất xưởng (Thiết bị mới)

9


11/13/2009

Hồ sơ nên có khi mua bình áp lực






Hồ sơ thiết kế.
Chứng chỉ xuất xưỡng
Chứng chỉ kim loại
Biên bản kiểm tra không phá hủy.

Hồ sơ bắt buộc phải có 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

11/13/2009

VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ OXYOXY-NITƠ:

CHƯƠNG II:

PHƯƠNG PHÁP PHÂN LY
KHÔNG KHÍ

A. Nguyên tắc chung



Oxy lỏng sôi ở nhiệt độ -182.8o C
Ni tơ lỏng sôi ở nhiệt độ -195.6o C

Khí Ni tơ

Khí Oxy

Vì nhiệt độ sôi của nitơ
thấp
p hơn,, khi không
g khí
lỏng hóa hơi, nitơ sẽ
bay hơi nhanh hơn Oxy.

Không khí lỏng

11

11/13/2009

Sơ đồ nguyên tắc
Bộ lọc
khí

Máy
nén

Bộ lọc
khí

Máy giản khí hay
tiết lưu
Hóa lỏng

Thá
Tháp
chưng cất

Oxy

Ni tơ

Những bộ phận chính









Máy nén khí.
Bộ phận lọc không khí.
Thiết bị trao đổi nhiệt.
Bộ phận tiết lưu và giãn khí.
Bộ phận chưng cất – tách ly không
khí lỏng.
lỏ
Bộ phận tồn trữ và chiết nạp.

12


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
ọ khí
Bộ tách ly không khí nằm
trong thùng máy chèn đầy
chất cách nhiệt

Hệ thống chiết nạp
và tồn trữ

13


11/13/2009

1. Phương pháp chưng cất cao áp

2. Phương pháp chưng cất trung áp
Không khí
60 – 70 bar
Oxy
Bình trao đổi nhiệt

Nitơ

Van tiết lưu

Bộ quá lạnh
Van tiết lưu

Máy giãn khí

Bơm Oxy
Van tiết lưu
Tháp chưng cất

14


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 hoàn và tiết lưu.

15


11/13/2009

Phần cao áp tháp

chưng cất

Môi chất
làm lạnh
vào

Môi chất
làm lạnh ra

Nitơ lỏng ra Hơi N2 từ
khay
Khí hóa
lỏng giàu
ôxy chảy
xuống
Không khí lỏng
vào

Hơi giàu Ni
tơ
bay lên
Ôâxy lỏng ra

CHI TIẾT CỦA KHAY

Phần thấp áp tháp
chưng cất

N2 hơi ra

N2 lỏng vào

Ôxy lỏng vào

Ôxy lỏng thành
phẩm ra

16


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


11/13/2009

1. Máy nén piston

Máy nén 4 cấp dạng đứng

Piston 4

Piston 3

Piston 2
Piston 1

18


11/13/2009

Máy nén 4 cấp dạng đứng
Bộ phận
làm llạnh
là
h

Bộ phận
làm lạnh
cấp 2 và 3

Máy nén dạng nằm ngang
Vùng nén 1

Vùng nén 2

Vùng nén 3

Vùng nén 4

19


11/13/2009

2. Máy nén ly tâm

Luồn không khí đi trong máy nén ly tâm

20


11/13/2009

Máy nén ly tâm
nhiều cấp

Cấu tạo cánh bơm

21


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


11/13/2009

Cấu tạo van
tiết lưu

Phóng to chi tiết van tiết lưu

23


11/13/2009

Máy giãn khí kiểu pit
pit--tông

Máy giãn khí kiểu
pit--tông
pit

24


11/13/2009

Đầu van hút của máy giãn

Máy giãn kiểu ly tâm

25