您好!欢迎来到苏州恒大净化设备有限公司官网!

微信公众号

版权所有©2015 苏州恒大净化设备有限公司 All right reserved  备案号:苏ICP备15046480号-1  网站建设:中企动力 苏州

地 址 :苏州市吴中区胥口镇石胥路428号

邮 编:215164

电 话 :0512-6802275113402527395

13962523219

内贸部:1340505081013812609428

15850031448

传 真 :0512-68439336

Email :hengda@szhdjh.com.cn

公 司 QQ : 823648177/ 1726747584/

3561691192

个人微信

公司新闻
行业新闻

挖掘并分析| 深冷制氮机和PSA制氮机的对比

分类:
行业新闻
发布时间:
2020/09/14 11:59
浏览量

背景提要

  数据显示,我国对氮气的需求量每年以大于8%的速度增加。氮气以其惰性、不易与其它物质发生化学反应广泛应用于多种行业。比如氮气在冶金工业、电子工业、化工工业中作为保护气和密封气,一般保护气的纯度要求为99.99%,甚至有的要求99.998%以上的高纯氮,化肥工业生产合成氨时,合成氨的原料气氢、氮混合气若用纯液氮洗涤精制,可使惰性气体的含量极微小,一氧化硫和氧的含量不超过20ppm。

  我们都知道提取纯氮主要采用的是空气分离法。而空气分离法中包括:深冷法变压吸附法(PSA)膜分离法。本次我们主要针对其中的深冷法和变压吸附法,进行深入的对比和分析。

 

 

深冷制氮工艺流程及设备介绍

深冷制氮整个流程为:空气压缩及净化、空气分离、液氮汽化组成。

①空气压缩及净化

 空气先经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机,压缩至所需压力,再送入空气冷却器,接着降低空气温度。然后进入空气干燥净化器,最后除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。

②空气分离

 净化后的空气进入空分塔中的主换热器,被返流气体(产品氮气、废气)冷却至饱和温度,送入精馏塔底部,在塔顶部得到氮气,液空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发,同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气,冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液,另一部分作为液氮产品出空分塔。由冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约130K进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量,膨胀后的气体一部分作为分子筛的再生和吹冷用,然后经消音器排入大气。

液氮汽化

 由空分塔出来的液氮进液氮贮槽贮存,当空分设备检修时,贮槽内的液氮进入汽化器被加热后,送入产品氮气管道。

深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。

图为:深冷制氮流程图

 

PSA制氮工艺流程及设备介绍

①工艺流程简介

 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,意图是保证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。

②变压吸附

 变压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增加氮气净化设备。变压吸附制氮机输出的95%-99.9%氮气进入氮气净化设备,一起经过一流量计增加适当的氢气,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%。

③最大生产力

 目前海内外变压吸附制氮最大的生产能力为3000Nm³/h  。

图为:PSA制氮流程图

 

两者对比

 

流程对比

 变压吸附制氮流程简朴,设备数量少,主要设备仅有空压机、空气干燥器、吸附制氮机和储气罐等。而深冷制氮流程复杂,设备数量多,主要设备有空压机、空冷器、空气净化干燥器、换热器、膨胀机和精馏塔等。

 

产品种类和纯度比较

 深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。氮气纯度受到氮气负荷、塔板数量、塔板效率和液空中氧纯度等的限制,调节范围很小。变压吸附制氮制取的氮气纯度一般在95%-99.9%范围内,假如需要更高纯度的氮气需增加氮气净化设备。氮气纯度只受产品氮气负荷的影响,在其他条件不变情况下,氮气排出量越大,氮气的纯度就越低;反之则越高。因此,对于一套变压吸附制氮设备只要负荷答应其产品纯度可以在90-99.9%之间任意调节。

 

运行控制比较

 深冷法由于是在极低温度下进行的,设备在投入正常运行之前,必须有一个预冷启动过程,启动时间即从膨胀机启动至氮气纯度达到要求的时间一般不小于12h;设备在进入大修之前,必须有一段加温解冻的时间,一般为24h。因此,深冷法制氮设备不宜常常起、停,宜长时间连续运行。变压吸附法启动时,只要按一下按钮,启动30分钟内便可以获得合格的氮气产品,假如需要高纯的氮气,那么经过氮气净化装置,大约再用30分钟便可获得99.99%-99.9999%的高纯氮气。停机时也只需按一下按钮便可。因此,变压吸附制氮特殊适用于间断运行的情况。

 

现在深冷法制氮一般均采用先进的DCS(或PLC)计算机控制技术,实现中控、机旁、就地一体化的控制,可有效的监控整套设备的生产过程。变压吸附制氮采用智能化全自动控制,按钮即可进行氮气生产,无需专人治理。

 

总 结

1、介于石油化工工程,一般对氮气纯度大多为99.9%及以上,综上对比可知:

2、氮气连续负荷大于600 Nm³/h ,间断负荷用量不太大,可以通过液氮汽化满意要求时,应采用深冷制氮。

3、氮气连续负荷大于600 Nm³/h,间断负荷用量大,液氮汽化已不能满意其用量时,可采用以深冷制氮为主,变压吸附间断供气的方式。

4、氮气连续负荷小于600  Nm³/h,可采用变压吸附制氮。

5、变压吸附制氮特殊适用于氮气负荷小于3000 Nm³/h,氮气纯度为95%,并且是间断运行工况。

6、工艺装置需要液氮时,除非有外部供给液氮的可能,否则均应采用深冷制氮。