制取氮氣培訓知識課件

氮氣性質氮氣是空氣的主要成分，在室溫和大氣壓力下是無色、無味、無毒和不可燃的氣體，沸點為-195.8℃，含量78.09%，其化學性質不活潑，屬于惰性氣體。第1頁/共22頁氮氣性質氮氣是空氣的主要成分，在室溫和大氣壓力下是無色、無味1氮氣作用1作為化工合成的原料氮主要用于合成氨，也是合成纖維，合成樹脂，合成橡膠等的重要原料，2作為保護氣廣泛應用用于冶金、化工、煤炭、食品、醫(yī)藥、電子、磁材、運輸、熱處理、輪胎、熱電、航空等行業(yè)。燈泡、汽車輪胎、焊接金屬時的保護氣、設備出廠保護氣。第2頁/共22頁氮氣作用1作為化工合成的原料第2頁/共22頁2制藥企業(yè)氮氣主要用途做工藝保護氣作為物料輸送的動力車間設備的打壓、吹掃三合一壓濾機壓濾。第3頁/共22頁制藥企業(yè)氮氣主要用途做工藝保護氣第3頁/共22頁3氮氣獲取方法瓶裝氮氣液氮現場制氮第4頁/共22頁氮氣獲取方法瓶裝氮氣第4頁/共22頁4瓶裝氮氣鋼瓶容積為40L，額定充壓12.5MPa，足額貯氣5m3，瓶裝氮氣的純度有99．5％，99．99％和99．999％之分，它是深冷空分之產品，通過膜壓縮機或灌裝用氮氣壓縮機灌充而得。瓶裝氮氣的價格有很大差異，從20～90元／瓶不等，即氮氣價為4～15元／m3。適合小氣量，間斷性用氣。第5頁/共22頁瓶裝氮氣鋼瓶容積為40L，額定充壓12.5MPa，足額貯氣5液氮液氮是深冷空分制氮的產物，1m3液氮可氣化為860m3的氮氣，目前市場99．9％液氮價格1500元／噸左右，則氮氣單價為1．7元／m3左右。使用液氮時，用戶必須配備液氮貯罐與相應的氣化器及調壓閥等。液氮純度高，質量穩(wěn)定，供應一般有保證，使用方便。第6頁/共22頁液氮液氮是深冷空分制氮的產物，1m3液氮可氣化為860m6液氮貯罐設計壓力：

0.84Mpa、1.32Mpa、

1.68Mpa

工作壓力：

0.8Mpa、

1.2Mpa、

1.6MPa

設計溫度：

-196℃

工作溫度：

-196℃

有效容積：

2.5m3、3.5m3、5m3、10m3、15m3、20m3、25m3、30m3、50m3第7頁/共22頁液氮貯罐設計壓力：

0.84Mpa、1.32Mpa、

17現場制氮現場制氮是指用戶自購制氮設備制氮目前國內外工業(yè)規(guī)模制氮有三類：深冷空分制氮、變壓吸附制氮和膜分離制氮。第8頁/共22頁現場制氮現場制氮是指用戶自購制氮設備制氮第8頁/共22頁8深冷空分制氮深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法，已有九十余年的歷史。它是以空氣為原料，經過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。第9頁/共22頁深冷空分制氮深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法，已有九十余年9缺點：

冷空分制氮設備復雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，產氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％，而中、小規(guī)模制氮就顯得不經濟。優(yōu)點：深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，純度≥99．999％。

第10頁/共22頁缺點：第10頁/共22頁10變壓吸附制氮PSA

（PressureSwingAdsorption）變壓吸附制氮是以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術，目前制氮技術非常成熟。第11頁/共22頁變壓吸附制氮PSA

（PressureSwingAdso11優(yōu)點：與傳統制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15～30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大范圍內根據用戶需要進行調節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較從強等特點，故在2000Nm3／h以下制氮設備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。國內外同行目前一般用PSA制氮技術可制取99．99％的純氮，純度更高從PSA制氮技術上是可能的，但制作成本太高，所以用非低溫制氮技術制取高純氮還必須加后級純化裝置。第12頁/共22頁優(yōu)點：第12頁/共22頁12膜分離制氮膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮技術，在國內推廣應用是最近幾年的事。膜空分制氮的基本原理是以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。第13頁/共22頁膜分離制氮膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮13優(yōu)點：它具有結構更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護量更少、產氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點，純度可達到99.9％，它特別適宜于氮氣純度≤98％的中、小型氮氣用戶，有最佳功能價格比。缺點：而氮氣純度在98%以上時，它與相同規(guī)格的PSA制氮機相比價格要高出20%以上第14頁/共22頁優(yōu)點：第14頁/共22頁14變壓吸附制氮簡單工藝流程

第15頁/共22頁變壓吸附制氮簡單工藝流程第15頁/共22頁15變壓吸附原理氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，導致短時間內氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。一段時間后，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程為再生。第16頁/共22頁變壓吸附原理氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，16系統的主要設備空壓機：主要作用提供氣源，壓力0.8MPa，其排氣量應為制氮機產氮量的3-4倍?？諝饩彌_罐：主要作用控制空壓機超負荷運行，防止原料空氣壓力波動。冷干機：將壓縮空氣進行冷卻，除去大部分水，壓力露點2～6℃，含水量≤1000ppm主管道過濾器：主要作用去除99%水分，含油量≤5ppm，過濾精度3μm中效過濾器：能除去小至1μm液體及固體顆粒，含油量能達到1ppm高效除油過濾器：能除去小至0.01μm液體及固體顆粒，含油量能達到0.01ppm，使用壽命8000小時，壓降0.1bar?；钚蕴歼^濾器：除油霧和碳氫化合物，含油量能達到0.003ppm第17頁/共22頁系統的主要設備空壓機：主要作用提供氣源，壓力0.8MPa，17吸收塔：由雙塔組成，一塔吸附，一塔解吸。實現連續(xù)供氣，內部填充碳分子篩，主要吸收空氣中氧氣，PLC，使用壽命。消音器：能將噪聲控制在80分貝。氮氣儲罐：儲存氮氣，穩(wěn)壓作用。末端過濾器。第18頁/共22頁吸收塔：由雙塔組成，一塔吸附，一塔解吸。實現連續(xù)供氣，內部填18變壓吸附制氮成本以純度99.5%制氮為例主要費用：電費設備維護保養(yǎng)費設備折舊費人工費0.45-0.7元／m3第19頁/共22頁變壓吸附制氮成本以純度99.5%制氮為例第19頁/共22頁19第20頁/共22頁第20頁/共22頁20thanks第21頁/共22頁thanks第21頁/共22頁21感謝您的觀看！第22頁/共22頁感謝您的觀看！第22頁/共22頁22氮氣性質氮氣是空氣的主要成分，在室溫和大氣壓力下是無色、無味、無毒和不可燃的氣體，沸點為-195.8℃，含量78.09%，其化學性質不活潑，屬于惰性氣體。第1頁/共22頁氮氣性質氮氣是空氣的主要成分，在室溫和大氣壓力下是無色、無味23氮氣作用1作為化工合成的原料氮主要用于合成氨，也是合成纖維，合成樹脂，合成橡膠等的重要原料，2作為保護氣廣泛應用用于冶金、化工、煤炭、食品、醫(yī)藥、電子、磁材、運輸、熱處理、輪胎、熱電、航空等行業(yè)。燈泡、汽車輪胎、焊接金屬時的保護氣、設備出廠保護氣。第2頁/共22頁氮氣作用1作為化工合成的原料第2頁/共22頁24制藥企業(yè)氮氣主要用途做工藝保護氣作為物料輸送的動力車間設備的打壓、吹掃三合一壓濾機壓濾。第3頁/共22頁制藥企業(yè)氮氣主要用途做工藝保護氣第3頁/共22頁25氮氣獲取方法瓶裝氮氣液氮現場制氮第4頁/共22頁氮氣獲取方法瓶裝氮氣第4頁/共22頁26瓶裝氮氣鋼瓶容積為40L，額定充壓12.5MPa，足額貯氣5m3，瓶裝氮氣的純度有99．5％，99．99％和99．999％之分，它是深冷空分之產品，通過膜壓縮機或灌裝用氮氣壓縮機灌充而得。瓶裝氮氣的價格有很大差異，從20～90元／瓶不等，即氮氣價為4～15元／m3。適合小氣量，間斷性用氣。第5頁/共22頁瓶裝氮氣鋼瓶容積為40L，額定充壓12.5MPa，足額貯氣27液氮液氮是深冷空分制氮的產物，1m3液氮可氣化為860m3的氮氣，目前市場99．9％液氮價格1500元／噸左右，則氮氣單價為1．7元／m3左右。使用液氮時，用戶必須配備液氮貯罐與相應的氣化器及調壓閥等。液氮純度高，質量穩(wěn)定，供應一般有保證，使用方便。第6頁/共22頁液氮液氮是深冷空分制氮的產物，1m3液氮可氣化為860m28液氮貯罐設計壓力：

0.84Mpa、1.32Mpa、

1.68Mpa

工作壓力：

0.8Mpa、

1.2Mpa、

1.6MPa

設計溫度：

-196℃

工作溫度：

-196℃

有效容積：

2.5m3、3.5m3、5m3、10m3、15m3、20m3、25m3、30m3、50m3第7頁/共22頁液氮貯罐設計壓力：

0.84Mpa、1.32Mpa、

129現場制氮現場制氮是指用戶自購制氮設備制氮目前國內外工業(yè)規(guī)模制氮有三類：深冷空分制氮、變壓吸附制氮和膜分離制氮。第8頁/共22頁現場制氮現場制氮是指用戶自購制氮設備制氮第8頁/共22頁30深冷空分制氮深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法，已有九十余年的歷史。它是以空氣為原料，經過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。第9頁/共22頁深冷空分制氮深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法，已有九十余年31缺點：

冷空分制氮設備復雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，產氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％，而中、小規(guī)模制氮就顯得不經濟。優(yōu)點：深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，純度≥99．999％。

第10頁/共22頁缺點：第10頁/共22頁32變壓吸附制氮PSA

（PressureSwingAdsorption）變壓吸附制氮是以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術，目前制氮技術非常成熟。第11頁/共22頁變壓吸附制氮PSA

（PressureSwingAdso33優(yōu)點：與傳統制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15～30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大范圍內根據用戶需要進行調節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較從強等特點，故在2000Nm3／h以下制氮設備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。國內外同行目前一般用PSA制氮技術可制取99．99％的純氮，純度更高從PSA制氮技術上是可能的，但制作成本太高，所以用非低溫制氮技術制取高純氮還必須加后級純化裝置。第12頁/共22頁優(yōu)點：第12頁/共22頁34膜分離制氮膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮技術，在國內推廣應用是最近幾年的事。膜空分制氮的基本原理是以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。第13頁/共22頁膜分離制氮膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮35優(yōu)點：它具有結構更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護量更少、產氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點，純度可達到99.9％，它特別適宜于氮氣純度≤98％的中、小型氮氣用戶，有最佳功能價格比。缺點：而氮氣純度在98%以上時，它與相同規(guī)格的PSA制氮機相比價格要高出20%以上第14頁/共22頁優(yōu)點：第14頁/共22頁36變壓吸附制氮簡單工藝流程

第15頁/共22頁變壓吸附制氮簡單工藝流程第15頁/共22頁37變壓吸附原理氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，導致短時間內氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。一段時間后，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程為再生。第16頁/共22頁變壓吸附原理氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，38系統的主要設備空壓機：主要作用提