Производството на азот чрез криогенно разделяне на въздуха е традиционен метод за производство на азот с история от няколко десетилетия.Той използва въздух като суровина, компресира го и го пречиства и след това използва топлообмен, за да втечни въздуха в течен въздух.Течният въздух е предимно смес от течен кислород и течен азот.Използвайки различните точки на кипене на течния кислород и течния азот, азотът се получава чрез разделянето им чрез дестилация на течен въздух.
Типичен поток на процеса
Целият процес се състои от компресиране и пречистване на въздуха, отделяне на въздуха и изпаряване на течен азот.
1. Компресия и пречистване на въздуха
След като въздухът се почисти от прах и механични примеси от въздушния филтър, той влиза във въздушния компресор, компресира се до необходимото налягане и след това се изпраща към въздушния охладител, за да се намали температурата на въздуха.След това влиза в пречиствателя за изсушаване на въздуха, за да премахне влагата, въглеродния диоксид, ацетилена и други въглеводороди във въздуха.
2. Разделяне на въздуха
Пречистеният въздух навлиза в главния топлообменник във въздухоразделителната кула, охлажда се до температурата на насищане от обратния хладник (продуктов азот, отпадъчен газ) и се изпраща до дъното на дестилационната кула.Азотът се получава в горната част на кулата и течният въздух се дроселира и изпраща. Той влиза в кондензационния изпарител, за да се изпари, като в същото време част от азота, изпратен от ректификационната кула, се кондензира.Част от кондензирания течен азот се използва като обратен хладник на ректификационната кула, а другата част се използва като течен азотен продукт и напуска кулата за разделяне на въздуха.
Отработеният газ от кондензационния изпарител се загрява отново до около 130 K от главния топлообменник и влиза в разширителя за разширяване и охлаждане, за да осигури капацитет за охлаждане на кулата за разделяне на въздуха.Част от разширения газ се използва за регенериране и охлаждане на молекулното сито и след това се изпуска през шумозаглушителя.атмосфера.
3. Изпаряване на течен азот
Течният азот от кулата за разделяне на въздуха се съхранява в резервоара за съхранение на течен азот.Когато оборудването за разделяне на въздуха се инспектира, течният азот в резервоара за съхранение влиза в изпарителя и се нагрява, преди да бъде изпратен към тръбопровода за азот на продукта.
Производството на криогенен азот може да произведе азот с чистота ≧99,999%.
чистота
Производството на криогенен азот може да произведе азот с чистота ≧99,999%.Чистотата на азота е ограничена от натоварването с азот, броя на тавите, ефективността на тавата и чистотата на кислорода в течния въздух и т.н., а диапазонът на регулиране е малък.
Следователно, за набор от криогенно оборудване за производство на азот, чистотата на продукта е основно сигурна и е неудобна за регулиране.
Основно оборудване, включено в устройството за генератор на криогенен азот
1. Филтриране на въздуха
За да се намали износването на механичната движеща се повърхност вътре във въздушния компресор и да се осигури качеството на въздуха, преди въздухът да влезе във въздушния компресор, той трябва първо да премине през въздушния филтър, за да отстрани праха и други примеси, съдържащи се в него.Всмукването на въздух на въздушните компресори използва предимно филтри с груба ефективност или филтри със средна ефективност.
2. Въздушен компресор
Според принципа на работа въздушните компресори могат да бъдат разделени на две категории: обемни и скоростни.Въздушните компресори използват предимно бутални въздушни компресори с възвратно-постъпателно движение, центробежни въздушни компресори и винтови въздушни компресори.
3. Въздушен охладител
Използва се за намаляване на температурата на сгъстения въздух преди влизане в пречиствателя за изсушаване на въздуха и кулата за разделяне на въздуха, избягване на големи колебания в температурата, влизаща в кулата, и може да утаи по-голямата част от влагата в сгъстения въздух.Азотни водни охладители (съставени от водни охладителни кули и въздушни охладителни кули: водната охладителна кула използва отпадъчния газ от кулата за разделяне на въздуха, за да охлади циркулиращата вода, а въздушната охладителна кула използва циркулиращата вода от водната охладителна кула, за да охлади въздух), фреонов въздушен охладител.
4. Изсушител и пречиствател на въздуха
Сгъстеният въздух все още съдържа известно количество влага, въглероден диоксид, ацетилен и други въглеводороди след преминаване през въздушния охладител.Замръзналата влага и въглеродният диоксид, отложени в кулата за разделяне на въздуха, ще блокират каналите, тръбите и клапаните.Ацетиленът се натрупва в течния кислород и съществува риск от експлозия.Прахът ще износи работещите машини.За да се осигури дългосрочна безопасна работа на устройството за разделяне на въздуха, трябва да се настрои специално пречиствателно оборудване за отстраняване на тези примеси.Най-разпространените методи за пречистване на въздуха са адсорбция и замразяване.Методът на адсорбция с молекулярно сито се използва широко в малки и средни генератори на азот в Китай.
5. Кула за разделяне на въздуха
Кулата за разделяне на въздуха включва главно главен топлообменник, втечнител, дестилационна кула, кондензационен изпарител и др. Основният топлообменник, кондензационният изпарител и втечнителят са топлообменници с изкривена пластина.Това е нов тип комбиниран преграден топлообменник с изцяло алуминиева метална конструкция.Средната температурна разлика е много малка, а ефективността на топлообмена достига 98-99%.Дестилационната кула е оборудване за разделяне на въздуха.Видовете оборудване на кулата са разделени според вътрешните части.Кула със ситова плоча със ситова плоча се нарича кула със ситова плоча, кула с балонна капачка с плоча с балонна капачка се нарича кула с балонна капачка, а опакована кула с подредена опаковка се нарича ситова плоча.Ситовата плоча има проста структура, лесна е за производство и има висока ефективност на плочата, така че се използва широко в дестилационни кули за фракциониране на въздух.Опакованите кули се използват главно за дестилационни кули с диаметър по-малък от 0,8 m и височина не по-голяма от 7 m.Кулите с мехурчета сега се използват рядко поради сложната им структура и производствените трудности.
6. Турборазширител
Това е машина с въртящи се ножове, използвана от генератори на азот за генериране на студена енергия.Това е газова турбина, използвана при ниски температури.Турборазширителите се разделят на тип аксиален поток, тип центростремителен радиален поток и тип центростремителен радиален поток според посоката на потока на газа в работното колело;според това дали газът продължава да се разширява в работното колело, той се разделя на тип контраатака и тип удар.Продължаващото разширяване е тип контраатака.тип, той не продължава да се разширява и става ударен тип.Едностъпалните радиални турбинни разширители с аксиален поток се използват широко в оборудването за разделяне на въздуха.Генераторът на азот за криогенно разделяне на въздух има сложно оборудване, голяма площ, високи инфраструктурни разходи, висока еднократна инвестиция в оборудване, високи оперативни разходи, бавно производство на газ (12 до 24 часа), високи изисквания за инсталиране и дълъг цикъл.Като се вземат предвид факторите на оборудването, инсталацията и инфраструктурата, инвестиционният мащаб на оборудването на PSA със същите спецификации за оборудване под 3500Nm3/h е с 20% до 50% по-нисък от този на оборудването за криогенно разделяне на въздуха.Устройството за генератор на криогенен азот е подходящо за широкомащабно промишлено производство на азот, но производството на азот в среден и малък мащаб е неикономично.
Време на публикуване: 27 февруари 2024 г
