深冷制氮與與PSA制氮機(jī)對(duì)比

一、前語

跟著工業(yè)的迅速發(fā)展，氮?dú)庠诨?、電子、冶金、食物、機(jī)械等范疇取得了廣泛的應(yīng)用，中國對(duì)氮?dú)獾男枨罅棵磕暌源笥?%的速度添加。 氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不生動(dòng)，在尋常的狀況下表現(xiàn)為很大的惰性，不易與其他物質(zhì)發(fā)作化學(xué)反應(yīng)。因而，氮?dú)庠谝苯鸸I(yè)、電子工業(yè)、化工工業(yè)中廣泛的用來作為維護(hù)氣和密封氣，通常維護(hù)氣的純度需求為99.99%，有的需求99.998%以上的高純氮。液氮是一個(gè)較便利的冷源，在食物工業(yè)、醫(yī)療作業(yè)以及畜牧業(yè)的精液儲(chǔ)藏等方面得到越來越遍及的應(yīng)用。在化肥工業(yè)出產(chǎn)合成氨時(shí)，合成氨的質(zhì)料氣—氫、氮混合氣若用純液氮洗刷精制，可使惰性氣體的含量極微小，一氧化硫和氧的含量不超越20ppm。

純潔的氮?dú)鉄o法從自然界直接羅致，首要選用空氣別離法?？諝鈩e離法中包含：深冷法、變壓吸附法(PSA)、膜別離法。

PSA制氮機(jī)的技能流程和設(shè)備簡介:

1、技能流程簡介

空氣經(jīng)空氣過濾器鏟除塵埃和機(jī)械雜質(zhì)后進(jìn)入空氣緊縮機(jī)，緊縮至所需壓力，經(jīng)嚴(yán)厲的除油、除水、除塵凈化處置，輸出潔凈的緊縮空氣，意圖是確保吸附塔內(nèi)分子篩的運(yùn)用壽命。裝有碳分子篩的吸附塔共有二個(gè)，一個(gè)塔作業(yè)時(shí)，另一個(gè)塔則減壓脫附。潔凈空氣進(jìn)入作業(yè)吸附塔，經(jīng)過分子篩時(shí)氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的氣體就是氮?dú)饧拔⒘康臍搴脱?。另一塔（脫附塔）使已吸附的氧氣、二氧化碳和水從分子篩微孔中脫離排至大氣中。這樣兩塔輪流進(jìn)行，完結(jié)氮氧別離，接連輸出氮?dú)?，見圖-2。變壓(_bian4 ya1)吸附制取的氮?dú)饧兌葹?5%-99.9%，假設(shè)需求更高純度的氮?dú)庑杼砑拥獨(dú)鈨艋O(shè)備。變壓吸附制氮機(jī)輸出的95%-99.9%氮?dú)膺M(jìn)入氮?dú)鈨艋O(shè)備，一起經(jīng)過一流量計(jì)添加適當(dāng)?shù)臍錃?，在凈化設(shè)備的除氧塔中氫和氮?dú)庵械奈⒘垦踹M(jìn)行催化反應(yīng)，以除掉氧然后經(jīng)水冷凝器冷卻，汽水別離器除水，再經(jīng)過枯燥器深度枯燥（兩個(gè)吸附枯燥塔替換運(yùn)用：一個(gè)吸附枯燥除水，另一個(gè)加熱脫附排水），得到高純氮?dú)猓丝痰牡獨(dú)饧兌瓤蛇_(dá)99.9995%，見圖-3。目前海內(nèi)變壓吸附制氮最大的出產(chǎn)能力為3000m3n/h。

二、深冷制氮的技能流程和設(shè)備簡介

1、深冷制氮的典型技能流程：

整個(gè)流程由空氣緊縮及凈化、空氣別離、液氮汽化構(gòu)成。

⑴ 空氣緊縮及凈化

空氣經(jīng)空氣過濾器鏟除塵埃和機(jī)械雜質(zhì)后進(jìn)入空氣緊縮機(jī)，緊縮至所需壓力，然后送入空氣冷卻器，下降空氣溫度。再進(jìn)入空氣枯燥凈化器，除掉空氣中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳?xì)浠衔铩?/p>

⑵ 空氣別離：

凈化后的空氣進(jìn)入空分塔中的主換熱器，被返流氣體（商品氮?dú)?、廢氣）冷卻至飽和溫度，送入精餾塔底部，在塔頂部得到氮?dú)猓嚎战?jīng)節(jié)省后送入冷凝蒸騰器蒸騰，一起冷凝由精餾塔送來的有些氮?dú)?，冷凝后的液氮一有些作為精餾塔的回流液，另一有些作為液氮商品出空分塔。

由冷凝蒸騰器出來的廢氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱到約130K進(jìn)脹大機(jī)脹大制冷為空分塔供應(yīng)冷量，脹大后的氣體一有些作為分子篩的再生和吹冷用，然后經(jīng)消音器排入大氣。

⑶ 液氮汽化

由空分塔出來的液氮進(jìn)液氮貯槽儲(chǔ)存，當(dāng)空分設(shè)備維修時(shí)，貯槽內(nèi)的液氮進(jìn)入汽化器被加熱后，送入商品氮?dú)夤艿馈?/p>

深冷制氮可制取純度≧99.999%的氮?dú)狻?/p>

三、深冷制氮與變壓吸附制氮的技能經(jīng)濟(jì)對(duì)比

1、流程對(duì)比

從以上的論說中咱們能夠發(fā)現(xiàn)：變壓吸附制氮流程簡樸，設(shè)備數(shù)量少，首要設(shè)備僅有空壓機(jī)、空氣枯燥器、吸附制氮機(jī)和儲(chǔ)氣罐等。而深冷制氮流程雜亂，設(shè)備數(shù)量多，首要設(shè)備有空壓機(jī)、空冷器、空氣凈化枯燥器、換熱器、脹大機(jī)和精流塔等。

制氮機(jī)

2、商品品種和純度對(duì)比

深冷制氮不僅能夠出產(chǎn)氮?dú)舛夷軌虺霎a(chǎn)液氮，滿足需求液氮的技能需求，而且可在液氮貯槽內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)呈現(xiàn)氮?dú)饨舆B負(fù)荷或空分設(shè)備小修時(shí)，貯槽內(nèi)的液氮進(jìn)入汽化器被加熱后，送入商品氮?dú)夤艿罎M足技能設(shè)備對(duì)氮?dú)獾男枨?。深冷制氮的工作周期（指兩次大加溫之間的距離期）通常為1年以上，因而，深冷制氮通常不思考備用。而變壓吸附制氮只能出產(chǎn)氮?dú)?，無備用手法，單套設(shè)備不能保證接連長周期運(yùn)轉(zhuǎn)。

深冷制氮可制取純度≧99.999%的氮?dú)?。氮?dú)饧兌仍獾?de dan qi _dan qi chun du shou dao)氮?dú)庳?fù)荷、塔板數(shù)量、塔板功率和液空中氧純度等的限制，調(diào)理規(guī)模很小。因而，關(guān)于一套深冷制氮設(shè)備其商品純度基本是必定的，不方便調(diào)理。變壓吸附制氮制取的氮?dú)饧兌韧ǔＴ?5%-99.9%規(guī)模內(nèi)，假設(shè)需求更高純度的氮?dú)庑杼砑拥獨(dú)鈨艋O(shè)備。氮?dú)饧兌戎皇苌唐返獨(dú)庳?fù)荷的影響，在其他條件不變狀況下，氮?dú)馀懦隽吭酱?，氮?dú)獾募兌染驮降停环粗畡t越高。因而，關(guān)于一套變壓吸附制氮設(shè)備只需負(fù)荷容許其商品純度能夠在90-99.9%之間恣意調(diào)理。

3、運(yùn)轉(zhuǎn)操控對(duì)比

深冷法由所以在極低溫度下進(jìn)行的，設(shè)備在投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前，必須有一個(gè)預(yù)冷發(fā)動(dòng)進(jìn)程，發(fā)動(dòng)時(shí)刻即從脹大機(jī)發(fā)動(dòng)至氮?dú)饧兌冗_(dá)到需求的時(shí)刻通常不小于12h；設(shè)備在進(jìn)入大修之前，必須有一段加溫凍結(jié)的時(shí)刻，通常為24h。因而，深冷法制氮設(shè)備不宜常常起、停，宜長時(shí)刻接連運(yùn)轉(zhuǎn)。變壓吸附法發(fā)動(dòng)時(shí)，只需按一下按鈕，發(fā)動(dòng)30分鐘內(nèi)便能夠取得合格的氮?dú)馍唐?，假設(shè)需求高純的氮?dú)?，那么?jīng)過氮?dú)鈨艋O(shè)備，大概再用30分鐘便可取得99.99%-99.9999%的高純氮?dú)?。停機(jī)時(shí)也只需按一下按鈕便可。因而，變壓吸附制氮特別適用于接連運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況。

如今深冷法制氮通常均選用先進(jìn)的DCS（或PLC）計(jì)算機(jī)操控技能，完成中控、機(jī)旁、就地一體化的操控，可有用的監(jiān)控整套設(shè)備的出產(chǎn)進(jìn)程。變壓吸附制氮選用智能化全自動(dòng)操控，按鈕即可進(jìn)行氮?dú)獬霎a(chǎn)，無需專人管理。

五、結(jié)論

關(guān)于石油化工設(shè)備，所需氮?dú)饧兌却蠖酁?9.9%，從以上對(duì)深冷制氮和變壓吸附制氮的簡介及對(duì)比中，咱們能夠得出以下結(jié)論：

a)當(dāng)?shù)獨(dú)饨舆B負(fù)荷大于600 m3n/h，接連負(fù)荷用量不太大，能夠經(jīng)過液氮汽化滿足需求時(shí)，應(yīng)選用深冷制氮。

b)當(dāng)?shù)獨(dú)饨舆B負(fù)荷大于600 m3n/h，接連負(fù)荷用量大，液氮汽化已不能滿足其用量時(shí)，可選用以深冷制氮為主，變壓吸附接連供氣的方法。

c)當(dāng)?shù)獨(dú)饨舆B負(fù)荷小于600 m3n/h，可選用變壓吸附制氮。

d)變壓吸附制氮特別適用于氮?dú)庳?fù)荷小于3000 m3n/h，氮?dú)饧兌葹?5%，而且是接連運(yùn)轉(zhuǎn)工況。

e)當(dāng)技能設(shè)備需求液氮時(shí)，除非有外部供應(yīng)液氮的能夠，不然均應(yīng)選用深冷制氮。