La producció de nitrogen per separació d'aire criogènic és un mètode tradicional de producció de nitrogen amb una història de diverses dècades. Utilitza l'aire com a matèria primera, el comprimeix i el purifica, i després utilitza l'intercanvi de calor per liquar l'aire en aire líquid. L'aire líquid és principalment una barreja d'oxigen líquid i nitrogen líquid. Utilitzant els diferents punts d'ebullició de l'oxigen líquid i del nitrogen líquid, s'obté nitrogen separant-los mitjançant la destil·lació d'aire líquid.
Flux típic del procés
Tot el procés consisteix en la compressió i purificació de l'aire, la separació de l'aire i la vaporització de nitrogen líquid.
1. Compressió i purificació de l'aire
Després de netejar l'aire de pols i impureses mecàniques mitjançant el filtre d'aire, entra al compressor d'aire, es comprimeix a la pressió necessària i després s'envia al refrigerador d'aire per reduir la temperatura de l'aire. A continuació, entra al purificador d'assecat d'aire per eliminar la humitat, el diòxid de carboni, l'acetilè i altres hidrocarburs de l'aire.
2. Separació d'aire
L'aire purificat entra a l'intercanviador de calor principal de la torre de separació d'aire, es refreda a la temperatura de saturació pel gas de reflux (nitrogen del producte, gas residual) i s'envia a la part inferior de la torre de destil·lació. El nitrogen s'obté a la part superior de la torre i l'aire líquid s'estrangula i s'envia Entra a l'evaporador de condensació per evaporar-se i, al mateix temps, es condensa part del nitrogen enviat des de la torre de rectificació. Una part del nitrogen líquid condensat s'utilitza com a líquid de reflux de la torre de rectificació, i l'altra part s'utilitza com a producte de nitrogen líquid i surt de la torre de separació d'aire.
El gas d'escapament de l'evaporador de condensació es torna a escalfar a uns 130K per l'intercanviador de calor principal i entra a l'expansor per a l'expansió i la refrigeració per proporcionar capacitat de refrigeració per a la torre de separació d'aire. Una part del gas expandit s'utilitza per a la regeneració i refredament del tamís molecular, i després es descarrega a través del silenciador. atmosfera.
3. Vaporització de nitrogen líquid
El nitrogen líquid de la torre de separació d'aire s'emmagatzema al dipòsit d'emmagatzematge de nitrogen líquid. Quan s'inspecciona l'equip de separació d'aire, el nitrogen líquid del dipòsit d'emmagatzematge entra al vaporitzador i s'escalfa abans de ser enviat a la canonada de nitrogen del producte.
La producció de nitrogen criogènic pot produir nitrogen amb una puresa de ≧99,999%.
puresa
La producció de nitrogen criogènic pot produir nitrogen amb una puresa de ≧99,999%. La puresa del nitrogen està limitada per la càrrega de nitrogen, el nombre de safates, l'eficiència de la safata i la puresa de l'oxigen a l'aire líquid, etc., i el rang d'ajust és petit.
Per tant, per a un conjunt d'equips de producció de nitrogen criogènic, la puresa del producte és bàsicament segura i no és convenient ajustar-la.
Equip principal inclòs en el dispositiu generador de nitrogen criogènic
1. Filtració d'aire
Per tal de reduir el desgast de la superfície mòbil mecànica dins del compressor d'aire i garantir la qualitat de l'aire, abans que l'aire entri al compressor d'aire, primer ha de passar pel filtre d'aire per eliminar la pols i altres impureses contingudes en ell. L'entrada d'aire dels compressors d'aire utilitza principalment filtres d'eficiència gruixuda o filtres d'eficiència mitjana.
2. Compressor d'aire
Segons el principi de funcionament, els compressors d'aire es poden dividir en dues categories: volumètrics i de velocitat. Els compressors d'aire utilitzen principalment compressors d'aire de pistons alternatius, compressors d'aire centrífugs i compressors d'aire de cargol.
3. Refrigerador d'aire
S'utilitza per reduir la temperatura de l'aire comprimit abans d'entrar al purificador d'assecat de l'aire i a la torre de separació d'aire, evitar grans fluctuacions en la temperatura que entra a la torre i pot precipitar la major part de la humitat de l'aire comprimit. Refrigeradors d'aigua de nitrogen (composts per torres de refrigeració d'aigua i torres de refrigeració d'aire: la torre de refrigeració d'aigua utilitza el gas residual de la torre de separació d'aire per refredar l'aigua circulant, i la torre de refrigeració d'aire utilitza l'aigua circulant de la torre de refrigeració d'aigua per refredar l'aigua). aire), refrigerador d'aire de freó.
4. Assecador i purificador d'aire
L'aire comprimit encara conté una certa quantitat d'humitat, diòxid de carboni, acetilè i altres hidrocarburs després de passar pel refrigerador d'aire. La humitat congelada i el diòxid de carboni dipositats a la torre de separació d'aire bloquejaran els canals, canonades i vàlvules. L'acetilè s'acumula a l'oxigen líquid i hi ha risc d'explosió. La pols desgastarà la maquinària operativa. Per tal de garantir el funcionament segur a llarg termini de la unitat de separació d'aire, s'ha de configurar un equip de purificació especial per eliminar aquestes impureses. Els mètodes més comuns de purificació de l'aire són l'adsorció i la congelació. El mètode d'adsorció del tamís molecular s'utilitza àmpliament en generadors de nitrogen de mida petita i mitjana a la Xina.
5. Torre de separació d'aire
La torre de separació d'aire inclou principalment l'intercanviador de calor principal, el liquador, la torre de destil·lació, l'evaporador de condensació, etc. L'intercanviador de calor principal, l'evaporador de condensació i el liquador són intercanviadors de calor deformats per plaques. És un nou tipus d'intercanviador de calor de partició combinat amb una estructura metàl·lica totalment d'alumini. La diferència de temperatura mitjana és molt petita i l'eficiència d'intercanvi de calor és tan alta com el 98-99%. La torre de destil·lació és un equip de separació d'aire. Els tipus d'equips de torre es divideixen segons les parts internes. Una torre de tamís amb una placa de tamís s'anomena torre de tamís, una torre de tamís amb una placa de tamís s'anomena torre de tamís i una torre embalada amb embalatge apilat s'anomena torre de tamís. La placa de garbell té una estructura senzilla, és fàcil de fabricar i té una alta eficiència de placa, de manera que s'utilitza àmpliament en torres de destil·lació de fraccionament d'aire. Les torres embalades s'utilitzen principalment per a torres de destil·lació amb un diàmetre inferior a 0,8 m i una alçada no superior a 7 m. Ara les torres de tapa de bombolles s'utilitzen poques vegades a causa de la seva complexa estructura i dificultats de fabricació.
6. Turboexpansor
És una màquina de fulles rotatives utilitzada pels generadors de nitrogen per generar energia freda. És una turbina de gas utilitzada en condicions de baixa temperatura. Els turboexpansors es divideixen en tipus de flux axial, tipus de flux radial centrípet i tipus de flux radial centrípet segons la direcció del flux del gas a l'impulsor; segons si el gas continua expandint-se a l'impulsor, es divideix en tipus de contraatac i tipus d'impacte. L'expansió continuada és del tipus de contraatac. tipus, no continua expandint-se i es converteix en tipus d'impacte. Els expansors de turbines d'impacte de flux axial radial d'una sola etapa s'utilitzen àmpliament en equips de separació d'aire. El generador de nitrogen de separació d'aire criogènic té equipaments complexos, una gran àrea, alts costos d'infraestructura, alta inversió puntual en equips, alts costos operatius, producció lenta de gas (de 12 a 24 hores), alts requisits d'instal·lació i un cicle llarg. Tenint en compte els factors d'equip, instal·lació i infraestructura, l'escala d'inversió dels equips PSA amb les mateixes especificacions per a equips per sota de 3500 Nm3/h és d'un 20% a un 50% inferior a la dels equips de separació d'aire criogènic. El dispositiu generador de nitrogen criogènic és adequat per a la producció de nitrogen industrial a gran escala, però la producció de nitrogen a mitja i petita escala no és econòmica.
Hora de publicació: 27-feb-2024
