水面艦船氮氧制備技術(shù)與裝備

鄭衛(wèi)東，于開錄，李海平，趙宴輝

(1.海裝艦船辦，北京 100071;2.中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所，河北 邯鄲 056027)

0 引言

海軍水面艦船在執(zhí)行任務(wù)期間需要使用氮氣和氧氣［1］，其中氮氣主要用于航空燃油系統(tǒng)的惰化保護(hù)、艦載機輪胎充氣、精密儀器設(shè)備保護(hù)、食品冷庫保鮮、導(dǎo)彈發(fā)射與姿態(tài)控制、液壓設(shè)備蓄能以及動力控制能領(lǐng)域;氧氣主要用于艦載機飛行員、病人及潛水員的呼吸用氧，以及金屬切割用氧。

氮氧用氣量小的艦船，可攜帶氣瓶;氮氧用氣量較大的艦船，如果攜帶氣瓶，存在氣瓶數(shù)量多、充注氮氧過程繁瑣等缺點，則需要配置氮氧生產(chǎn)設(shè)備。常用氮氧制備技術(shù)包括低溫精餾技術(shù)、變壓吸附技術(shù)和膜分離技術(shù)，它們各有優(yōu)勢和局限性［2］。水面艦船的功能不同，對氮氧的需求量、純度、壓力、組成和相態(tài)也不同，因此需要根據(jù)實際情況確定氮氧制備工藝路線。

1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 低溫精餾技術(shù)

低溫精餾技術(shù)是應(yīng)用廣泛的氮氧制備技術(shù)。它的原理是:液體空氣在蒸餾時，氮氣的沸點低 (－196℃)，更容易揮發(fā)進(jìn)入氣相中，氧氣的沸點高(－183℃)，大多留在液相中，經(jīng)過多次蒸餾 (即精餾)，將空氣分離為氮氣和氧氣［3］。二戰(zhàn)期間，艦載機的飛速發(fā)展要求大型水面艦船具備現(xiàn)場制氮制氧能力。針對普通低溫精餾裝置抗傾斜搖擺能力差的問題，各國開展了大量研究。圖1為美國AP公司研制開發(fā)的艦用低溫精餾裝置，高度約4 m，能夠在水面艦船上工作。

蘇聯(lián)在20世紀(jì)50年代進(jìn)行相關(guān)研究，先后研制開發(fā)了網(wǎng)格化篩板精餾塔和離心式篩板精餾塔［4］，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。……