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军工航天制氧制氮系统

军用制氧制氮系统是为了满足国家航空兵部队新型飞机用氧用氮的需求,以空气为原料,采用分子筛吸附干燥净化、深度冷冻液化和低温精馏分离的方法,制取氧气、氮气,产品质量可满足飞机及机载设备的使用需要。

制氧制氮系统主要由空气预冷系统、分子筛纯化系统、空气精馏系统、制冷系统等系统组成。 其工艺流程如下:制氧制氮系统采用螺杆压缩机供气,分子筛吸附水分和二氧化碳,返流气体进入透平膨胀机膨胀制冷,低温液体泵内压缩,带辅助氮冷凝蒸发器的单级精馏塔精馏来实现气氧、气氮、液氧、液氮四个工况的工艺流程。其基本工作过程为:环境空气由螺杆压缩机升压后,经过油水分离器、初级油过滤器、空气预冷机组、管路储气筒、精油过滤器和超精油过滤器,除去空气中的油分、水分,再经分子筛纯化机组除去剩余的水分、二氧化碳等杂质,净化后的空气进入冷箱,经两组板式换热器换热,使加工空气的温度下降,达到饱和状态,*后空气进入分馏塔进行精馏,分离出满足要求的液氧或液氮产品。 



制氧制氮系统设备布局

具体地讲,制氧主要分为医用氧和工业氧,它们的*大区别在于对氧气中水分的控制了。医用氧也称干燥氧气,纯度要求在99.5%以上,在生产和充装过程中除了去除对人体有害的气体外,*主要的就是严格控制氧气中的水含量。而工业氧主要用于工业生产及产品加工,质量要求较低一般要求纯度在99.2%以上。灌装规程不如医用氧气严格,常常会有水分和其他杂质混入并且残留在钢瓶氧气钢瓶中,不适合医用。不过,不管是哪种氧,都要求产出来的氧气浓度必须达到93%,否则不合格,所以在系统输气端处必须加装一个氧气浓度计或氧气传感器实时检测末端氧气浓度,以便保证该系统正在正常工作。如下图所示,这里考虑采用英国SST的氧化锆,型号是O2S-FR-T2-18X系列,该产品的测量原理是氧化锆浓度差电位法,*大的优势就是不仅不需要任何参比气体,而且还是只通过测量氧偏压计算氧浓度值,并不直接测量氧气浓度,耐压3个大气压,工作温度能耐400度左右,也提供可耐700度高温产品,测量精度小于5个毫巴,即低于0.5%。


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