隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,氮氣在化工、電子、冶金、食品、機械等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,我國對氮氣的需求量每年以大于8%的速度增加。氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑,在平常的狀態(tài)下表現(xiàn)為很大的惰性,不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此,氮氣在冶金工業(yè)、電子工業(yè)、化工工業(yè)中廣泛的用來作為保護氣和密封氣,一般保護氣的純度要求為99.99%,有的要求99.998%以上的高純氮。液氮是一個較方便的冷源,在食品工業(yè)、醫(yī)療事業(yè)以及畜牧業(yè)的精液貯藏等方面得到越來越普遍的應(yīng)用。在化肥工業(yè)生產(chǎn)合成氨時,合成氨的原料氣—氫、氮混合氣若用純液氮洗滌精制,可使惰性氣體的含量極微小,一氧化硫和氧的含量不超過20ppm。
變壓吸附技術(shù)利用吸附劑對氣體的選擇性吸附的特性進行工作。通常分變壓吸氮設(shè)備和變壓吸氧設(shè)備,變壓吸附氮氣設(shè)備是采用碳分子篩為吸附劑,而變壓吸附制氧設(shè)備是以沸石分子篩吸附劑為核心,根據(jù)吸附劑在較高壓力下選擇吸附氮氣,未被吸附的氧氣在吸附塔頂部聚集,作為產(chǎn)品氣輸出。
1、工藝流程簡介
空氣經(jīng)空氣過濾器清除灰塵和機械雜質(zhì)后進入空氣壓縮機,壓縮至所需壓力,經(jīng)嚴格的除油、除水、除塵凈化處理,輸出潔凈的壓縮空氣,目的是確保吸附塔內(nèi)分子篩的使用壽命。裝有碳分子篩的吸附塔共有二個,一個塔工作時,另一個塔則減壓脫附。潔凈空氣進入工作吸附塔,經(jīng)過分子篩時氧、二氧化碳和水被其吸附,流至出口端的氣體便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,完成氮氧分離,連續(xù)輸出氮氣。
2、主要設(shè)備簡介:
該工藝中的空氣過濾器和空氣壓縮機的簡介同深冷制氮工藝。
⑴ 后冷卻器:是用來降低進入空氣干燥凈化器前壓縮空氣的溫度,使之析出油和水的設(shè)備。通常采用列管式、套管式、散熱片式等結(jié)構(gòu)的后冷卻器。
⑵ 油水分離器:它的作用是分離壓縮空氣中所含的油分和水分,使壓縮空氣得到初步的凈化。
⑶ 空氣干燥凈化器:壓縮空氣經(jīng)后冷卻器后仍含有一定的水分,其含量取決于空氣的溫度。壓縮空氣的干燥處理一般采用分子篩吸附法和冷凍干燥法。
⑷ 變壓吸附制氮裝置:采用的吸附劑通常為 5A 分子篩或碳分子篩,再生方式為無熱再生,高壓吸附、低壓或常壓解析。此為分離氮氣的核心設(shè)備。
⑸ 氮氣凈化設(shè)備:包括除氧塔、吸附干燥器和水冷凝器。除氧塔是一個用鈀作催化劑的催化反應(yīng)器。吸附干燥器的吸附劑為分子篩,再生方式為有熱再生(電加熱)。
1、變壓吸附制氮流程簡單,設(shè)備數(shù)量少,主要設(shè)備僅有空壓機、空氣干燥器、吸附制氮機和儲氣罐等。而深冷制氮流程復(fù)雜,設(shè)備數(shù)量多,主要設(shè)備有空壓機、空冷器、空氣凈化干燥器、換熱器、膨脹機和精流塔等。
2、可撬裝,且啟停方便,產(chǎn)氣快。
3、變壓吸附制氮設(shè)備數(shù)量較少,基建費用少,對廠房和設(shè)備基礎(chǔ)的要求也不高。
4、變壓吸附制氮本身較簡單,運轉(zhuǎn)機械數(shù)量少,近似常溫常壓下操作,維修保養(yǎng)工作量少,費用低。
5、PSA變壓吸附制氮投資最低。
1、變壓吸附制氮制取的氮氣純度一般在95%-99.9%范圍內(nèi),如果需要更高純度的氮氣需增加氮氣凈化設(shè)備。氮氣純度只受產(chǎn)品氮氣負荷的影響,在其他條件不變情況下,氮氣排出量越大,氮氣的純度就越低;反之則越高。因此,對于一套變壓吸附制氮設(shè)備只要負荷允許其產(chǎn)品純度可以在 90-99.9%之間任意調(diào)節(jié)。
2、變壓吸附制氮只能生產(chǎn)氮氣,無備用手段,單套設(shè)備難以保證工藝裝置連續(xù)長周期運行。
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