深冷制氮的工藝流程和設(shè)備介紹2 v

1、深冷制氮的工藝流程和設(shè)備介紹2 v( ( D, m! Z! p1、深冷制氮的典型工藝流程：- F, v5 r3 y  a整個流程由空氣壓縮及凈化、空氣分離、液氮汽化組成，見圖-1。' D1 F: |. l, v4 2 空氣壓縮及凈化9 m$ l2 D! b$ n: q% O' M4 7 g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，然后送入空氣冷卻器，降低空氣溫度。再進入空氣干燥凈化器，除去空氣中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氫化合物。/ L( ) x0 k, e; & P& N 空氣分離：4 ) * # b 

2、; 0 + l$ y, W6 R凈化后的空氣進入空分塔中的主換熱器，被返流氣體（產(chǎn)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)流后送入冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)，同時冷凝由精餾塔送來的部分氮氣，冷凝后的液氮一部分作為精餾塔的回流液，另一部分作為液氮產(chǎn)品出空分塔。, M% g& % m/ Q! k2 |由冷凝蒸發(fā)器出來的廢氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱到約130K進膨脹機膨脹制冷為空分塔提供冷量，膨脹后的氣體一部分作為分子篩的再生和吹冷用，然后經(jīng)消音器排入大氣。0 O% p) g- L3 e# Y! o1 A* z 液氮汽化% D. + j# P- i2 f1 v/ h

3、9; 由空分塔出來的液氮進液氮貯槽貯存，當(dāng)空分設(shè)備檢修時，貯槽內(nèi)的液氮進入汽化器被加熱后，送入產(chǎn)品氮氣管道。5 J; W4 o1 W0 z2 x6 0 m深冷制氮可制取純度99.999%的氮氣。2 + v$ O/ r9 C2、主要設(shè)備簡介：4 ' D0 Q( w5 W% 3 空氣過濾器：為減少空氣壓縮機內(nèi)部機械運動表面的磨損， 保證空氣質(zhì)量， 空氣在進入空氣壓縮機之前，必須先經(jīng)過空氣過濾器以清除其中所含的灰塵和其他雜質(zhì)。目前空氣壓縮機進氣多采用粗效過濾器或中效過濾器。6 S9 w% S/ U: O8 d  a ( S* 0 l' v& k6 J! u

4、$ b( R- J圖-1深冷制氮的典型工藝流程簡圖* j7 T8 U  B5 v4 N/ 空氣壓縮機：按工作原理，空氣壓縮機可分為容積式和速度式兩大類。目前空氣壓縮機多采用往復(fù)活塞式空氣壓縮機、離心式空氣壓縮機和螺桿式空氣壓縮機。# l" a' s' X" L( v9 H+ l 空氣冷卻器：是用來降低進入空氣干燥凈化器和空分塔前壓縮空氣的溫度，避免進塔溫度大幅度波動,并可析出壓縮空氣中的大部分水分。通常采用氮水冷卻器（由水冷卻塔和空氣冷卻塔組成：水冷塔是用空分塔內(nèi)出來的廢氣冷卻循環(huán)水，空冷塔是用水冷塔出來的循環(huán)水冷卻空氣）、氟里昂空冷器。

5、4 M, k- b; M- v' E- ?空氣干燥凈化器：壓縮空氣經(jīng)空氣冷卻器后仍含有一定的水分、二氧化碳、乙炔和其他碳氫化合物。被冷凍的水分和二氧化碳沉積在空分塔內(nèi)會堵塞通道、管道和閥門，乙炔積聚在液氧內(nèi)有爆炸的危險，灰塵會磨損運轉(zhuǎn)機械。為了保證空分裝置的長期安全運行，必須設(shè)置專門的凈化設(shè)備，清除這些雜質(zhì)?？諝鈨艋淖畛Ｓ梅椒ㄊ俏椒ê蛢鼋Y(jié)法。目前國內(nèi)在中小型制氮裝置中廣泛采用分子篩吸附法。+ u" , f3 x  B) V# ( R 空分塔：空分塔內(nèi)主要包括有主換熱器、液化器、精餾塔、冷凝蒸發(fā)器等。主換熱器、冷凝蒸發(fā)器和液化器為板翹式換熱器是一種全鋁金

6、屬結(jié)構(gòu)新型組合式間壁式換熱器，平均溫差很小，換熱效率高達98-99%。精餾塔為空氣分離的設(shè)備，塔設(shè)備的類型按內(nèi)件劃分，設(shè)置篩孔板的稱篩板塔，設(shè)置泡罩板的稱泡罩塔，堆放填料的稱填料塔。篩孔板結(jié)構(gòu)簡單、便于制造、塔板效率高，因此在空分精餾塔中被廣泛使用。填料塔主要用于直徑小于0.8m，高度不大于7m的精餾塔。泡罩塔由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難現(xiàn)已很少使用。# Z  N/ w# C" F' L$ p' J6 H 透平膨脹機：是制氮裝置用來產(chǎn)生冷量的旋轉(zhuǎn)式葉片機械，是一種用于低溫條件下的氣體透平。透平膨脹機按氣體在葉輪中的流向分為軸流式、向心徑流式和向心徑軸流式

7、；按氣體在葉輪中是否繼續(xù)膨脹又分為反擊式和沖擊式，繼續(xù)膨脹為反擊式，不繼續(xù)膨脹為沖擊式。空分設(shè)備中廣泛采用單級向心徑軸流反擊式透平膨脹機空氣分離的基本原理是利用低溫精餾法，將空氣冷凝成液體，按照各組分蒸發(fā)溫度的不同將空氣分離。) Z+ ' j/ W# ?! Z( u雙級精餾塔在上塔頂部和底部同時獲得純氮氣和純氧氣；也可以在主冷的蒸發(fā)側(cè)和冷凝側(cè)分別取出液氧和液氮。精餾塔中空氣分離分為兩級，空氣在下塔進行第一次分離，獲得液氮，同時得到富氧液空；富氧液空被送向上塔進行精餾，獲得純氧和純氮。. A) y; _" T: z   上塔又分為兩段：以液空進料口為界，上部

8、為精餾段，精餾上升氣體，回收氧組分，提純氮氣純度，下段為提餾段，將液體中的氮組分分離出來，提高液體的氧純度。& K) k5 p' v# A6 X如圖所示：4 V; |0 a2 1 |9 - P( n/ P' J* S, i6 r4 U7 U  T, l; z8 K: k 最近做項目，總結(jié)的一點資料，供大家分享！7 W3 D% T( t: # s! x& U# q塔的回流液，另一部分作為液氮產(chǎn)品出空分塔。4 H! J% ' Z2 I; f$ b2 w' m+ g8 N' g0 1、深冷法：- r# F3 P* j. h*

9、 c此法是先將空氣壓縮、冷卻，并使空氣液化，利用氧、氮組分的沸點的不同（在大氣壓下氧的沸點為90K，氮的沸點為77K），在精餾塔的塔盤上使氣、液接觸，進行質(zhì)、熱交換，高沸點的氧不斷從蒸汽中冷凝成液體，低沸點的氮不斷的轉(zhuǎn)入蒸汽中，使上升的蒸汽中含氮量不斷提高，而下流液體中含氧量越來越高，從而使氧、氮分離，得到氮氣或氧氣。此法是在120K以下的溫度條件下進行的，故稱為深冷法空氣分離。( X( ( 0 p; l0 f% L1 5 N& r4 D2、變壓吸附法：0 H! 3   V0 e6 h, o4 變壓吸附法即PSA法（Pressure Swing Adsorption

10、），基于吸附劑對空氣中的氧、氮組分選擇性吸附而使空氣分離得到氮氣。當(dāng)空氣經(jīng)過壓縮，通過吸附塔的吸附層時，氧分子優(yōu)先被吸附，氮分子留在氣相中，而成為氮氣。吸附達到平衡時，利用減壓將分子篩表面所吸附的氧分子驅(qū)除，恢復(fù)分子篩的吸附能力即吸附劑解析。為了能夠連續(xù)提供氮氣，裝置通常設(shè)置兩個或兩個以上的吸附塔，一個塔吸附，另一個塔解析，按適當(dāng)?shù)臅r間切換使用。: P) u  I7 I5 t. ?3、膜分離法：" |- r# z9 N5 R* ( Z+ l膜分離法是利用有機聚合膜的滲透選擇性，從氣體混合物中分離出富氮氣體。理想的薄膜材料應(yīng)具有很高的選擇率和滲透性。為了得到經(jīng)濟的流

11、程，需要很薄的聚合物分離膜（0.1m），所以需要支撐。滲透器常為板式滲透器和中空纖維滲透器。此法，若產(chǎn)氣量大，所需薄膜表面積太大，薄膜價格高，雖然膜分離法裝置簡單，操作方便，但工業(yè)應(yīng)用還不廣泛，在此不再多述。9 L; a6 J% z6 A深冷制氮已有近百年的歷史，工藝流程不斷改進。變壓吸附制氮是近二十年發(fā)展起來并被市場廣泛接受的技術(shù)。% D' ) C# . f4 O6 x' o# Z9 1 t（二）深冷制氮的工藝流程和設(shè)備簡介+ V/ # o6 j" p6 N( j/ y1、深冷制氮的典型工藝流程：' K5 q$ U) J3 t* a2 s整個流程由空氣壓縮及凈化、空氣分離、液氮汽化組成，見圖-1。, F8 I1 _/ s% J' E8 g 空氣壓縮及凈化' o3 T# a  S* ?7 z6 & Z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，然后送入空氣冷卻器，降低空氣溫度。再進入空氣干燥凈化器，除去空氣中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氫化合物。0 Y&quo