空氣制氮氣課件

1RKSfluid一、概述二、工藝流程三、閥門的應(yīng)用第1頁/共16頁1RKSfluid一、概述第1頁/共16頁12RKSfluid一、概述1、氮氣在工業(yè)上的應(yīng)用:

氮氣，化學(xué)式N2，占大氣總量的78.12%。

1.1、氮氣在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中作為原料氣

用做生產(chǎn)石灰氮的原料用做合成氨的原料做合成金屬氮化物的原料做合成金屬氰化物的原料做合成氮化硅的原料用做包裹TiN涂層的載氣第2頁/共16頁2RKSfluid一、概述1、氮氣在工業(yè)上的應(yīng)用:第2頁/共23RKSfluid1.2、氮氣在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中作為保護氣

氮氣作為惰性氣體的一種，用于易燃、易爆、易腐蝕、易氧化物料的保護、輸送、密封等，以保障安全生產(chǎn)。

在石化企業(yè)如煉油廠中重整、加氫裝置的生產(chǎn)，要用純氮（99.99%）作保護氣、置換氣，為了保護設(shè)備，有的大型機組的密封氣要用到氮氣。高純氮氣（99.999%）是化纖生產(chǎn)至關(guān)重要的氣體，主要用作保護氣、輸送氣，防止原料的氧化第3頁/共16頁3RKSfluid1.2、氮氣在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中作為保護氣34RKSfluid

可以說石化行業(yè)是用氮大戶，氮氣是化工廠的“保安氣”。

工業(yè)對氮氣的大量需求，一般采用空氣分離方法。

在空氣分離方法中包括深冷法、變壓吸附法、膜分離法。第4頁/共16頁4RKSfluid可以說石化行業(yè)是用氮大戶，氮42、氣體分離制氮工藝技術(shù)2.1深冷法分離制氮技術(shù)2.1.1分離原理深冷法是先將空氣壓縮、冷卻，并使空氣液化，利用氧、氮組分沸點的不同，含氧量越來越高，從而使氧、氮分離，這就是空氣精餾此法無論是空氣液化或是精餾，都是在120K以下的溫度下進行的，故稱低溫法空氣分離。第5頁/共16頁2、氣體分離制氮工藝技術(shù)2.1深冷法分離制氮技術(shù)第5頁/共152.1.2深冷制氮的特點

生產(chǎn)量大、氮氣純度高、電耗低、流程復(fù)雜、操作彈性小、安裝周期長、基建投資高。設(shè)備的制造、安裝調(diào)試等要求高，一次性投資多，占地面積大，啟動時間長(12~24h)第6頁/共16頁2.1.2深冷制氮的特點生產(chǎn)量大、氮氣純度高、電耗低、62.2變壓吸附制氮技術(shù)2.2.1分離原理

利用氧和氮在碳分子篩上吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差異及分子篩對氧氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性，來實現(xiàn)

氧氮分離。第7頁/共16頁2.2變壓吸附制氮技術(shù)2.2.1分離原理第7頁/共16頁72.2.2變壓吸附分離的特點

開停車方便：開車十幾分鐘左右可按要求獲得合格氮氣。

操作彈性大；自動化程度高：整個吸附分離過程由PLC或DCS控制，可

以實現(xiàn)無人操作。操作成本較低：主要操作成本為電耗。分子篩壽命長：一般可使用8一10年，無環(huán)境污染。

投資省：一次性投資低。第8頁/共16頁2.2.2變壓吸附分離的特點開停車方便：開車十幾分鐘82.3膜分離制氮技術(shù)2.3.1分離原理：

膜法氣體分離的基本原理，是根據(jù)混合氣體中各組分在壓力的推動下透過膜的傳遞速率的不同，從而達到分離目的第9頁/共16頁2.3膜分離制氮技術(shù)2.3.1分離原理：第9頁/共16頁92.3.2膜法空分的特點

能耗低：膜分離制氮的氮氣回收率高可靠性高：靜態(tài)運行，連續(xù)運行可靠。

壽命長：膜使用壽命10年以上。技術(shù)可靠：有數(shù)千臺套設(shè)備在世界各地運行，使用效果良好。操作彈性大：若需要增加氮氣產(chǎn)量，只需增加膜分離器即可。體積小、重量輕：由于膜分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，故不需基建投資，安裝費用低。瞬間啟動：開停車既方便又迅速，操作簡便。自動化程度高：產(chǎn)品氣的濃度和產(chǎn)量、溫度和壓力按要求均可以自動控制。對環(huán)境無要求：可在惡劣情況、有爆炸氣氛下工作。第10頁/共16頁2.3.2膜法空分的特點1011RKSfluid3、三種工藝技術(shù)的比較表基本性能深冷法變壓吸附法膜分離法分離介質(zhì)塔板、填料碳分子篩中空纖維分離原理將空氣液化根據(jù)氧氮沸點差異進行分離根據(jù)碳分子篩對氧、氮分子篩分的作用進行分離利用膜對氮、氧的不同滲透率進行分離消耗H2/120(制高純氮用)90(制高純氮用)第11頁/共16頁11RKSfluid3、三種工藝技術(shù)的比較表基本性能深冷法變11基本性能深冷法變壓吸附法膜分離法氮氣純度/%99.99995~9998分離介質(zhì)壽命20年國產(chǎn)8年，進口12年4年維修量1-2年進行一次大修，日常維護量較大，需定期大修切換閥門易損，動作頻繁，但維護工作量和故障率小，定期補充分子篩運動部件少，維修和保養(yǎng)工作量小經(jīng)濟適用性氣體產(chǎn)品種類多，氣體純度高，適用于大規(guī)模制氣、用氣場合。投資小、能耗低，適用于氮氣純度79%～99.99的中小規(guī)模應(yīng)用場合投資小、能耗低，氮氣純度79%～99.9995的中小規(guī)模應(yīng)用場合第12頁/共16頁基本性能深冷法變壓吸附法膜分離法氮氣純度/%99.99995124、三種制氮技術(shù)的綜合比較變壓吸附和膜分離制氮氣，要滿足石油、化工行業(yè)對高純氮氣的要求，需在其后增設(shè)氮氣純化系統(tǒng)。目前的純化工藝為加氫除氧，加氫除氧在操作和安全要求上比較高，受外界條件制約因素多。在出現(xiàn)事故(如停電)時如果氫氣跟不上生產(chǎn)要求，將導(dǎo)致無法生產(chǎn)合格產(chǎn)品。三種制氮工藝技術(shù)各有自己優(yōu)點和缺點。不足之處第13頁/共16頁4、三種制氮技術(shù)的綜合比較變壓吸附和膜分離制氮13

深冷法

制氮一次性投資大，工藝流程復(fù)雜，但該技術(shù)成熟，受外界制約因素少，產(chǎn)品質(zhì)量高，能滿足化纖所需要的高純氮氣，能夠生產(chǎn)液態(tài)氮，在全廠出現(xiàn)故障時，可以作為氮氣調(diào)峰的手段。最大優(yōu)點第14頁/共16頁深冷法制氮一次性投資大，工藝流程復(fù)雜，但14大型石化企業(yè)的大量用氮，采用深冷法制氮工藝技術(shù)仍不失為一種最佳選擇，但也可以根據(jù)情況，采用深冷法與變壓吸附法并聯(lián)的方式供氮，利用變壓吸附法或膜分離法快速起動生產(chǎn)出氮氣，再經(jīng)液化裝置，就可以生產(chǎn)出液氮，即“組合式空分設(shè)備”。這樣非低溫制氮設(shè)備與液化裝置配備，可以快速產(chǎn)液，以充分利用非低溫的優(yōu)勢。從而把二者的優(yōu)勢結(jié)合起來，達到長周期安全穩(wěn)定運行的目的。第15頁/共16頁大型石化企業(yè)的大量用氮，采用深冷法制氮工藝技術(shù)仍不失15感謝觀看！第16頁/共16頁感謝觀看！第16頁/共16頁1617RKSfluid一、概述二、工藝流程三、閥門的應(yīng)用第1頁/共16頁1RKSfluid一、概述第1頁/共16頁1718RKSfluid一、概述1、氮氣在工業(yè)上的應(yīng)用:

氮氣，化學(xué)式N2，占大氣總量的78.12%。

1.1、氮氣在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中作為原料氣

用做生產(chǎn)石灰氮的原料用做合成氨的原料做合成金屬氮化物的原料做合成金屬氰化物的原料做合成氮化硅的原料用做包裹TiN涂層的載氣第2頁/共16頁2RKSfluid一、概述1、氮氣在工業(yè)上的應(yīng)用:第2頁/共1819RKSfluid1.2、氮氣在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中作為保護氣

氮氣作為惰性氣體的一種，用于易燃、易爆、易腐蝕、易氧化物料的保護、輸送、密封等，以保障安全生產(chǎn)。

在石化企業(yè)如煉油廠中重整、加氫裝置的生產(chǎn)，要用純氮（99.99%）作保護氣、置換氣，為了保護設(shè)備，有的大型機組的密封氣要用到氮氣。高純氮氣（99.999%）是化纖生產(chǎn)至關(guān)重要的氣體，主要用作保護氣、輸送氣，防止原料的氧化第3頁/共16頁3RKSfluid1.2、氮氣在化學(xué)工業(yè)行業(yè)中作為保護氣1920RKSfluid

可以說石化行業(yè)是用氮大戶，氮氣是化工廠的“保安氣”。

工業(yè)對氮氣的大量需求，一般采用空氣分離方法。

在空氣分離方法中包括深冷法、變壓吸附法、膜分離法。第4頁/共16頁4RKSfluid可以說石化行業(yè)是用氮大戶，氮202、氣體分離制氮工藝技術(shù)2.1深冷法分離制氮技術(shù)2.1.1分離原理深冷法是先將空氣壓縮、冷卻，并使空氣液化，利用氧、氮組分沸點的不同，含氧量越來越高，從而使氧、氮分離，這就是空氣精餾此法無論是空氣液化或是精餾，都是在120K以下的溫度下進行的，故稱低溫法空氣分離。第5頁/共16頁2、氣體分離制氮工藝技術(shù)2.1深冷法分離制氮技術(shù)第5頁/共1212.1.2深冷制氮的特點

生產(chǎn)量大、氮氣純度高、電耗低、流程復(fù)雜、操作彈性小、安裝周期長、基建投資高。設(shè)備的制造、安裝調(diào)試等要求高，一次性投資多，占地面積大，啟動時間長(12~24h)第6頁/共16頁2.1.2深冷制氮的特點生產(chǎn)量大、氮氣純度高、電耗低、222.2變壓吸附制氮技術(shù)2.2.1分離原理

利用氧和氮在碳分子篩上吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差異及分子篩對氧氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性，來實現(xiàn)

氧氮分離。第7頁/共16頁2.2變壓吸附制氮技術(shù)2.2.1分離原理第7頁/共16頁232.2.2變壓吸附分離的特點

開停車方便：開車十幾分鐘左右可按要求獲得合格氮氣。

操作彈性大；自動化程度高：整個吸附分離過程由PLC或DCS控制，可

以實現(xiàn)無人操作。操作成本較低：主要操作成本為電耗。分子篩壽命長：一般可使用8一10年，無環(huán)境污染。

投資?。阂淮涡酝顿Y低。第8頁/共16頁2.2.2變壓吸附分離的特點開停車方便：開車十幾分鐘242.3膜分離制氮技術(shù)2.3.1分離原理：

膜法氣體分離的基本原理，是根據(jù)混合氣體中各組分在壓力的推動下透過膜的傳遞速率的不同，從而達到分離目的第9頁/共16頁2.3膜分離制氮技術(shù)2.3.1分離原理：第9頁/共16頁252.3.2膜法空分的特點

能耗低：膜分離制氮的氮氣回收率高可靠性高：靜態(tài)運行，連續(xù)運行可靠。

壽命長：膜使用壽命10年以上。技術(shù)可靠：有數(shù)千臺套設(shè)備在世界各地運行，使用效果良好。操作彈性大：若需要增加氮氣產(chǎn)量，只需增加膜分離器即可。體積小、重量輕：由于膜分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，故不需基建投資，安裝費用低。瞬間啟動：開停車既方便又迅速，操作簡便。自動化程度高：產(chǎn)品氣的濃度和產(chǎn)量、溫度和壓力按要求均可以自動控制。對環(huán)境無要求：可在惡劣情況、有爆炸氣氛下工作。第10頁/共16頁2.3.2膜法空分的特點2627RKSfluid3、三種工藝技術(shù)的比較表基本性能深冷法變壓吸附法膜分離法分離介質(zhì)塔板、填料碳分子篩中空纖維分離原理將空氣液化根據(jù)氧氮沸點差異進行分離根據(jù)碳分子篩對氧、氮分子篩分的作用進行分離利用膜對氮、氧的不同滲透率進行分離消耗H2/120(制高純氮用)90(制高純氮用)第11頁/共16頁11RKSfluid3、三種工藝技術(shù)的比較表基本性能深冷法變27基本性能深冷法變壓吸附法膜分離法氮氣純度/%99.99995~9998分離介質(zhì)壽命20年國產(chǎn)8年，進口12年4年維修量1-2年進行一次大修，日常維護量較大，需定期大修切換閥門易損，動作頻繁，但維護工作量和故障率小，定期補充分子篩運動部件少，維修和保養(yǎng)工作量小經(jīng)濟適用性氣體產(chǎn)品種類多，氣體純度高，適用于大規(guī)模制氣、用氣場合。投資小、能耗低，適用于氮氣純度79%～99.99的中小規(guī)模應(yīng)用場合投資小、能耗低，氮氣純度79%～99.9995的中小規(guī)模應(yīng)用場合第12頁/共16