深冷制氮与与PSA制氮机对比

一、前语

跟着工业的迅速发展，氮气在化工、电子、冶金、食物、机械等范畴取得了广泛的应用，中国对氮气的需求量每年以大于8%的速度添加。 氮气的化学性质不生动，在寻常的状况下表现为很大的惰性，不易与其他物质发作化学反应。因而，氮气在冶金工业、电子工业、化工工业中广泛的用来作为维护气和密封气，通常维护气的纯度需求为99.99%，有的需求99.998%以上的高纯氮。液氮是一个较便利的冷源，在食物工业、医疗作业以及畜牧业的精液储藏等方面得到越来越遍及的应用。在化肥工业出产合成氨时，合成氨的质料气—氢、氮混合气若用纯液氮洗刷精制，可使惰性气体的含量极微小，一氧化硫和氧的含量不超越20ppm。

纯洁的氮气无法从自然界直接罗致，首要选用空气别离法。空气别离法中包含：深冷法、变压吸附法(PSA)、膜别离法。

PSA制氮机的技能流程和设备简介:

1、技能流程简介

空气经空气过滤器铲除尘埃和机械杂质后进入空气紧缩机，紧缩至所需压力，经严厉的除油、除水、除尘净化处置，输出洁净的紧缩空气，意图是确保吸附塔内分子筛的运用寿命。装有碳分子筛的吸附塔共有二个，一个塔作业时，另一个塔则减压脱附。洁净空气进入作业吸附塔，经过分子筛时氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的气体就是氮气及微量的氩和氧。另一塔（脱附塔）使已吸附的氧气、二氧化碳和水从分子筛微孔中脱离排至大气中。这样两塔轮流进行，完结氮氧别离，接连输出氮气，见图-2。变压(_bian4 ya1)吸附制取的氮气纯度为95%-99.9%，假设需求更高纯度的氮气需添加氮气净化设备。变压吸附制氮机输出的95%-99.9%氮气进入氮气净化设备，一起经过一流量计添加适当的氢气，在净化设备的除氧塔中氢和氮气中的微量氧进行催化反应，以除掉氧然后经水冷凝器冷却，汽水别离器除水，再经过枯燥器深度枯燥（两个吸附枯燥塔替换运用：一个吸附枯燥除水，另一个加热脱附排水），得到高纯氮气，此刻的氮气纯度可达99.9995%，见图-3。目前海内变压吸附制氮最大的出产能力为3000m3n/h。

二、深冷制氮的技能流程和设备简介

1、深冷制氮的典型技能流程：

整个流程由空气紧缩及净化、空气别离、液氮汽化构成。

⑴ 空气紧缩及净化

空气经空气过滤器铲除尘埃和机械杂质后进入空气紧缩机，紧缩至所需压力，然后送入空气冷却器，下降空气温度。再进入空气枯燥净化器，除掉空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。

⑵ 空气别离：

净化后的空气进入空分塔中的主换热器，被返流气体（商品氮气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，液空经节省后送入冷凝蒸腾器蒸腾，一起冷凝由精馏塔送来的有些氮气，冷凝后的液氮一有些作为精馏塔的回流液，另一有些作为液氮商品出空分塔。

由冷凝蒸腾器出来的废气经主换热器复热到约130K进胀大机胀大制冷为空分塔供应冷量，胀大后的气体一有些作为分子筛的再生和吹冷用，然后经消音器排入大气。

⑶ 液氮汽化

由空分塔出来的液氮进液氮贮槽储存，当空分设备维修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入商品氮气管道。

深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。

三、深冷制氮与变压吸附制氮的技能经济对比

1、流程对比

从以上的论说中咱们能够发现：变压吸附制氮流程简朴，设备数量少，首要设备仅有空压机、空气枯燥器、吸附制氮机和储气罐等。而深冷制氮流程杂乱，设备数量多，首要设备有空压机、空冷器、空气净化枯燥器、换热器、胀大机和精流塔等。

制氮机

2、商品品种和纯度对比

深冷制氮不仅能够出产氮气而且能够出产液氮，满足需求液氮的技能需求，而且可在液氮贮槽内储存，当呈现氮气接连负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入商品氮气管道满足技能设备对氮气的需求。深冷制氮的工作周期（指两次大加温之间的距离期）通常为1年以上，因而，深冷制氮通常不思考备用。而变压吸附制氮只能出产氮气，无备用手法，单套设备不能保证接连长周期运转。

深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。氮气纯度遭到(de dan qi _dan qi chun du shou dao)氮气负荷、塔板数量、塔板功率和液空中氧纯度等的限制，调理规模很小。因而，关于一套深冷制氮设备其商品纯度基本是必定的，不方便调理。变压吸附制氮制取的氮气纯度通常在95%-99.9%规模内，假设需求更高纯度的氮气需添加氮气净化设备。氮气纯度只受商品氮气负荷的影响，在其他条件不变状况下，氮气排出量越大，氮气的纯度就越低；反之则越高。因而，关于一套变压吸附制氮设备只需负荷容许其商品纯度能够在90-99.9%之间恣意调理。

3、运转操控对比

深冷法由所以在极低温度下进行的，设备在投入正常运转之前，必须有一个预冷发动进程，发动时刻即从胀大机发动至氮气纯度达到需求的时刻通常不小于12h；设备在进入大修之前，必须有一段加温冻结的时刻，通常为24h。因而，深冷法制氮设备不宜常常起、停，宜长时刻接连运转。变压吸附法发动时，只需按一下按钮，发动30分钟内便能够取得合格的氮气商品，假设需求高纯的氮气，那么经过氮气净化设备，大概再用30分钟便可取得99.99%-99.9999%的高纯氮气。停机时也只需按一下按钮便可。因而，变压吸附制氮特别适用于接连运转的状况。

如今深冷法制氮通常均选用先进的DCS（或PLC）计算机操控技能，完成中控、机旁、就地一体化的操控，可有用的监控整套设备的出产进程。变压吸附制氮选用智能化全自动操控，按钮即可进行氮气出产，无需专人管理。

五、结论

关于石油化工设备，所需氮气纯度大多为99.9%，从以上对深冷制氮和变压吸附制氮的简介及对比中，咱们能够得出以下结论：

a)当氮气接连负荷大于600 m3n/h，接连负荷用量不太大，能够经过液氮汽化满足需求时，应选用深冷制氮。

b)当氮气接连负荷大于600 m3n/h，接连负荷用量大，液氮汽化已不能满足其用量时，可选用以深冷制氮为主，变压吸附接连供气的方法。

c)当氮气接连负荷小于600 m3n/h，可选用变压吸附制氮。

d)变压吸附制氮特别适用于氮气负荷小于3000 m3n/h，氮气纯度为95%，而且是接连运转工况。

e)当技能设备需求液氮时，除非有外部供应液氮的能够，不然均应选用深冷制氮。