CAN总线技术在智能汽车系统中的应用研究
张学林 李末峰
[摘 要]随着国民经济的飞跃发展和技术进步，工业上对氧的需求也在日益增加，其应用领域不断扩大。由于氧气本身不燃烧、却有强烈助燃性这一特性，因而广泛地支用在转炉、炼钢和高炉熔炼中。用气体分离膜处理原料空气，在提高原料空气中氧浓度的基础上，将其送入分离工序。因此，分离工序的氧气提取率就能大幅地提高，生产成本也显著下降。此外，空气分离工序的装置实现了小型化，设备费用将会减少。气体分离膜有空气过滤的作用，因而有不需要空气过滤器等方面的优点。因此，氧的地位可谓举足轻重。本文从介绍深冷空气分离法入手，分析其在制氧系统中的应用，以供参考。
[关键词]制氧系统；深冷空气；分离技术；运用
中图分类号：O611.64 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0337-01
1 前言
空气是多种气体的混合物，主要由氧、氮和氩、氖、氦、氪、氙等稀有气体组成，还包括二氧化碳和水蒸气等可变组成部分。对空气进行分离的目的是从空气中分离出氧气、氮气或提取氦气、氩气等稀有气体，这些气体用途很广，所以空气分离装置在冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、医药、军事等工业部门有着广泛的应用。空气分离法一般有深度冷冻、吸附、膜分离等方法，其中深度冷冻法简称深冷法。深冷分离法又称低温精馏法，是以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成液氧、液氮和液态稀有气体的混合物，并利用液态气体沸点不同的特性，通过精馏，使各种气体分离来获得氮气、氧气和稀有气体。
2 深冷空气分离法制氧的主要特点
氧气为无色无味气体，在空气中氧气约占 21%，熔点-218.4℃，沸点-183℃。利用深冷法制氧，首先要将空气液化，再根据氧、氮沸点不同将它们分离开来。空气液化必须将温度降到-140.6℃以下。一般空气分离是在-172～-194℃的温度范围进行的。深冷制氧法主要特点：①材料要求较高。制造低温设备的材料要在低温下有足够的强度和韧性，以及良好的焊接、加工性能。通常使用铝合金、铜合金、不锈钢等材料。为防止周围热量传入，必须用保冷箱将低温换热器、精馏塔等低温容器及管道保护起来，并用热导率低的绝热材料进行填充。碳素钢不能用于排放低温液体的管道及排放槽，否则时间长了会使钢板脆裂。②杂质成份易造成问题。空气中的水分、二氧化碳等，一旦冷却凝固，会堵塞设备内的通道、管道、阀门等重要部位，严重影响装置的正常工作。还有乙炔等碳氢化合物，当积聚到一定浓度时，能引发爆炸事故。③设备工艺标准高。要充分考虑热胀冷缩产生的应力和变形，保证设备、管道和阀门的密封性，否则一旦低温液体漏入基础将会使基础冻裂，埋下安全隐患。同时，必须设置可靠的安全装置，防止外界有热量传入时，贮存低温液体的密闭容器压力升高。④安全性要求高。冷箱内不允许有木材、焦炭等多孔性有机物质，如果被液氧浸渍过，一旦接触火源或被外力冲击时就会发生燃爆。液氧的排放必须通过专门的排放管路和容器，绝对不能随意排放，尤其不能直接排到不通风的厂房内。氮气、氩气等窒息性气体的排放也要遵守安全规定，不能对着工作场所和行人通道等处排放。
3 深冷制氧的工艺组成
（1）空气压缩系统：即离心式空压机、为空分装置提供原料空气。
（2）空气净化系统；首先，我们应该明确知道深冷制氧的原料是自然界取之不尽、用之不完的空气。空气是一种多元素气体，组成的混合气体。它的主要组分是氧气和氮气，其次是氩占 0.93%。空气中还有杂质：灰尘、机械颗粒、水分、二氧化碳、乙炔、怪类碳氧化物。其次，灰尘、机械颗粒，加剧机器工作轮磨损，污染冷却器将阻力增加，换热效率降低；水、氧化碳，低温下会以固态出现。堵塞通道、管路、容器、阀门、阻力增加、换热效率降低，精馏恶化。
（3）氮水予冷系统。尽可能降低进装置空气的温度，以减少换热器的负荷，它由空气冷却塔和水冷却塔组成。
（4）换热系统。是实现空气液化、分离、维持空气装置冷量平衡，长周期正常运行必不可少的设备。包括：可逆式板式换热器，中间冷却器、液化器、过冷器、上下塔和主凝蒸发器。
（5）胀制冷系统是维持装置冷量平衡的重要设备。
（6）精馏系统是实现空气分离的主要设备。下塔，原料空气的初精馏；上塔是原料液空的再精馏；主冷是联接上下塔实现液氧蒸发、气氮冷凝。
（7）再生加热系统是用以设备的加热和再生。
（8）产品压缩输送以供用户使用。
4 深冷空气分离法在制氧系统中的应用
4.1 工业上对于氧气的使用一般是对空气进行分离措施，将其从中提取出来，这种方法被称为深冷液化分离法。首先是将作为原料的空气导进空气过滤器净化器之中，利用2的压缩机使压力达到0.5MPa，之后再导进3中的空气分离装置最终产生氧气。这样，在通常的空气分离法制造氧气的场合，其产品氧气量只能与原料空气量成比例地进行生产。
使用压缩机4将作为原料的空气压缩到接近0.5MPa，之后再导入由吸附塔等成分所组成的变压吸附分离装置，从而制成产品氧气，但是这一方法虽然便捷但是产量却受到限制。
4.2 作为大规模制氧的深冷法制氧系统，主要应用于需氧量大的行业。①应用于冶炼生产。冶金工业比如炼钢，在冶炼过程中需要吹以高纯度氧气，氧便和钢水中的碳、磷、硫、硅等元素发生氧化反应，达到有效降低含碳量，清除磷、硫、硅等杂质的目的。同时，氧化过程产生的热量足以维持炼钢所需温度。吹氧不但提高了钢的质量，还缩短了冶炼时间。高炉炼铁时，提高鼓风中的氧浓度可以实现降焦比，提高炼铁产量。在有色金属冶炼中，采用富氧也可以有效缩短冶炼时间、提高产量和质量。②应用于石油和化工行业。空分装置是石油和化工企业的重要配套装置，主要为生产提供不可缺少的氧气和氮气。比如，氨是化工行业的重要原料，大量用于化肥、硝酸、铵盐、纯碱以及纤维、塑料、染料等化工产业，而合成氨则需要消耗大量的氧气；随着煤化工装置规模的增大，煤气化对氧气的需求量也在增加，无论是采取固定床、流化床还是气流床气化技术，均需要大量的氧气获得理想的碳转化率。③应用于机械制造产业。机械制造行业比如船舶制造、汽车制造等，需要频繁进行金属切割、焊接等工艺，这些都需要消耗大量的氧气。④应用于航空航天。航空燃料需要大量高纯度液氧，同时生命支持系统也需要大量氧气。⑤应用于造纸行业。在漂白工艺中利用氧气降低使纤维联结的木质素含量，可提高纸张质量，降低漂白所需能耗并显著降低有机废物污染。在碱提取工艺中采用氧气能够有效降低漂白所需费用。⑥应用于污染处理。主要包括污水处理和污染土壤处理等。污水处理主要是对污水进行氧化处理，以减少污染。污染土壤处理主要是对污染土壤进行热处理，即焚烧处理，氧气已长期使用在转炉和二次燃烧以提高燃烧速度。另外，在医用氧气、高原用氧等需要氧气的领域，也可采用深冷法制氧系统。
5 结束语
根据上文诉述可以看出深冷空气分离技术制取氧气的方法依然存在手工调节多，操作复杂，劳动强度大，启动耗时长、安装及所用材质均需符合压力容器或低温容器国标，要求严格，费用高等许多缺点，只有在制氧过程中不断地改进，才能促进其制氧效率，从而取得进一步的发展。
参考文献
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[2] 王松坚，阳小琴.深冷法制氧和真空变压吸附制氧在富氧炼铜中的应用对比[J].有色冶金节能，2006，06：13～17.
