深冷制氮與與PSA制氮機對比

一、前語

跟著工業(yè)的迅速發(fā)展，氮氣在化工、電子、冶金、食物、機械等范疇取得了廣泛的應用，中國對氮氣的需求量每年以大于8%的速度添加。 氮氣的化學性質(zhì)不生動，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)作化學反應。因而，氮氣在冶金工業(yè)、電子工業(yè)、化工工業(yè)中廣泛的用來作為維護氣和密封氣，通常維護氣的純度需求為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)的精液儲藏等方面得到越來越遍及的應用。在化肥工業(yè)出產(chǎn)合成氨時，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。

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

PSA制氮機的技能流程和設備簡介:

1、技能流程簡介

空氣經(jīng)空氣過濾器鏟除塵埃和機械雜質(zhì)后進入空氣緊縮機，緊縮至所需壓力，經(jīng)嚴厲的除油、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)分子篩的運用壽命。裝有碳分子篩的吸附塔共有二個，一個塔作業(yè)時，另一個塔則減壓脫附。潔凈空氣進入作業(yè)吸附塔，經(jīng)過分子篩時氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的氣體就是氮氣及微量的氬和氧。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。這樣兩塔輪流進行，完結氮氧別離，接連輸出氮氣，見圖-2。變壓(_bian4 ya1)吸附制取的氮氣純度為95%-99.9%，假設需求更高純度的氮氣需添加氮氣凈化設備。變壓吸附制氮機輸出的95%-99.9%氮氣進入氮氣凈化設備，一起經(jīng)過一流量計添加適當?shù)臍錃猓趦艋O備的除氧塔中氫和氮氣中的微量氧進行催化反應，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（兩個吸附枯燥塔替換運用：一個吸附枯燥除水，另一個加熱脫附排水），得到高純氮氣，此刻的氮氣純度可達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備簡介

1、深冷制氮的典型技能流程：

整個流程由空氣緊縮及凈化、空氣別離、液氮汽化構成。

⑴ 空氣緊縮及凈化

空氣經(jīng)空氣過濾器鏟除塵埃和機械雜質(zhì)后進入空氣緊縮機，緊縮至所需壓力，然后送入空氣冷卻器，下降空氣溫度。再進入空氣枯燥凈化器，除掉空氣中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氫化合物。

⑵ 空氣別離：

凈化后的空氣進入空分塔中的主換熱器，被返流氣體（商品氮氣、廢氣）冷卻至飽和溫度，送入精餾塔底部，在塔頂部得到氮氣，液空經(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氣，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)主換熱器復熱到約130K進脹大機脹大制冷為空分塔供應冷量，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液氮貯槽儲存，當空分設備維修時，貯槽內(nèi)的液氮進入汽化器被加熱后，送入商品氮氣管道。

深冷制氮可制取純度≧99.999%的氮氣。

三、深冷制氮與變壓吸附制氮的技能經(jīng)濟對比

1、流程對比

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，設備數(shù)量少，首要設備僅有空壓機、空氣枯燥器、吸附制氮機和儲氣罐等。而深冷制氮流程雜亂，設備數(shù)量多，首要設備有空壓機、空冷器、空氣凈化枯燥器、換熱器、脹大機和精流塔等。

制氮機

2、商品品種和純度對比

深冷制氮不僅能夠出產(chǎn)氮氣而且能夠出產(chǎn)液氮，滿足需求液氮的技能需求，而且可在液氮貯槽內(nèi)儲存，當呈現(xiàn)氮氣接連負荷或空分設備小修時，貯槽內(nèi)的液氮進入汽化器被加熱后，送入商品氮氣管道滿足技能設備對氮氣的需求。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)氮氣，無備用手法，單套設備不能保證接連長周期運轉(zhuǎn)。

深冷制氮可制取純度≧99.999%的氮氣。氮氣純度遭到(de dan qi _dan qi chun du shou dao)氮氣負荷、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，關于一套深冷制氮設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氣純度通常在95%-99.9%規(guī)模內(nèi)，假設需求更高純度的氮氣需添加氮氣凈化設備。氮氣純度只受商品氮氣負荷的影響，在其他條件不變狀況下，氮氣排出量越大，氮氣的純度就越低；反之則越高。因而，關于一套變壓吸附制氮設備只需負荷容許其商品純度能夠在90-99.9%之間恣意調(diào)理。

3、運轉(zhuǎn)操控對比

深冷法由所以在極低溫度下進行的，設備在投入正常運轉(zhuǎn)之前，必須有一個預冷發(fā)動進程，發(fā)動時刻即從脹大機發(fā)動至氮氣純度達到需求的時刻通常不小于12h；設備在進入大修之前，必須有一段加溫凍結的時刻，通常為24h。因而，深冷法制氮設備不宜常常起、停，宜長時刻接連運轉(zhuǎn)。變壓吸附法發(fā)動時，只需按一下按鈕，發(fā)動30分鐘內(nèi)便能夠取得合格的氮氣商品，假設需求高純的氮氣，那么經(jīng)過氮氣凈化設備，大概再用30分鐘便可取得99.99%-99.9999%的高純氮氣。停機時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轉(zhuǎn)的狀況。

如今深冷法制氮通常均選用先進的DCS（或PLC）計算機操控技能，完成中控、機旁、就地一體化的操控，可有用的監(jiān)控整套設備的出產(chǎn)進程。變壓吸附制氮選用智能化全自動操控，按鈕即可進行氮氣出產(chǎn)，無需專人管理。

五、結論

關于石油化工設備，所需氮氣純度大多為99.9%，從以上對深冷制氮和變壓吸附制氮的簡介及對比中，咱們能夠得出以下結論：

a)當?shù)獨饨舆B負荷大于600 m3n/h，接連負荷用量不太大，能夠經(jīng)過液氮汽化滿足需求時，應選用深冷制氮。

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

c)當?shù)獨饨舆B負荷小于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氣負荷小于3000 m3n/h，氮氣純度為95%，而且是接連運轉(zhuǎn)工況。

e)當技能設備需求液氮時，除非有外部供應液氮的能夠，不然均應選用深冷制氮。