Med utviklingen av vitenskap og teknologi og utviklingen av økonomien, utvides anvendelsesområdet for nitrogen dag for dag, og har trengt inn i mange industrisektorer og dagligliv.
Nitrogenproduksjonsprodusenter - Kina Nitrogenproduksjonsfabrikk og leverandører (xinfatools.com)
Nitrogen er hovedkomponenten i luft, og utgjør omtrent 78 % av luften. Elementært nitrogen N2 er en fargeløs og luktfri gass under normale forhold. Gasstettheten under standardtilstand er 1,25 g/L. Smeltepunktet er -210 ℃ og kokepunktet er -196 ℃. Flytende nitrogen er et lavtemperaturkjølemiddel (-196 ℃).
I dag vil vi introdusere flere hovedmetoder for å produsere nitrogen i inn- og utland.
Det er tre generelle nitrogenproduksjonsmetoder i industriell skala: produksjon av kryogen luftseparasjon av nitrogen, trykksvingadsorpsjonsnitrogenproduksjon og membranseparasjonsnitrogenproduksjon.
Først: Kryogen luftseparasjonsmetode for nitrogenproduksjon
Kryogen luftseparasjon nitrogenproduksjon er en tradisjonell nitrogenproduksjonsmetode med en historie på nesten flere tiår. Den bruker luft som råstoff, komprimerer og renser den, og bruker deretter varmeveksling for å gjøre luften flytende til flytende luft. Flytende luft er hovedsakelig en blanding av flytende oksygen og flytende nitrogen. De forskjellige kokepunktene for flytende oksygen og flytende nitrogen brukes til å skille dem gjennom destillasjon av flytende luft for å oppnå nitrogen.
Fordeler: stor gassproduksjon og høy renhet av produktnitrogen. Kryogen nitrogenproduksjon kan produsere ikke bare nitrogen, men også flytende nitrogen, som oppfyller prosesskravene til flytende nitrogen og kan lagres i lagringstanker for flytende nitrogen. Når det er en intermitterende nitrogenbelastning eller en mindre reparasjon av luftseparasjonsutstyret, går det flytende nitrogenet i lagringstanken inn i fordamperen og varmes opp og sendes deretter til produktnitrogenrørledningen for å møte nitrogenbehovet til prosessenheten. Driftssyklusen for produksjon av kryogen nitrogen (refererer til intervallet mellom to store oppvarminger) er vanligvis mer enn 1 år, så produksjon av kryogen nitrogen anses vanligvis ikke som en standby.
Ulemper: Kryogen nitrogenproduksjon kan produsere nitrogen med en renhet på ≧99,999 %, men renheten til nitrogen er begrenset av nitrogenbelastning, antall brett, bretteffektivitet og oksygenrenhet i flytende luft, og justeringsområdet er svært lite. Derfor, for et sett med kryogent nitrogenproduksjonsutstyr, er produktrenheten i utgangspunktet sikker og upraktisk å justere. Siden den kryogene metoden utføres ved ekstremt lave temperaturer, må utstyret ha en forkjølende oppstartsprosess før det settes i normal drift. Oppstartstiden, det vil si tiden fra starten av ekspanderen til tidspunktet når nitrogenrenheten når kravet, er generelt ikke mindre enn 12 timer; før utstyret går inn i overhalingen, må det ha en periode med oppvarming og tinetid, vanligvis 24 timer. Derfor bør det kryogene nitrogenproduksjonsutstyret ikke startes og stoppes ofte, og det er tilrådelig å operere kontinuerlig i lang tid.
I tillegg er den kryogene prosessen kompleks, okkuperer et stort område, har høye infrastrukturkostnader, krever spesielle vedlikeholdsstyrker, har et stort antall operatører og produserer gass sakte (18 til 24 timer). Den er egnet for storskala industriell nitrogenproduksjon.
For det andre: Pressure Swing Adsorption (PSA) Nitrogenproduksjonsmetode
Pressure Swing Adsorption (PSA) gassseparasjonsteknologi er en viktig gren av ikke-kryogen gassseparasjonsteknologi. Det er et resultat av folks langsiktige innsats for å finne en enklere luftseparasjonsmetode enn den kryogene metoden.
På 1970-tallet utviklet det vesttyske Essen Mining Company suksessfullt karbonmolekylsikter, og banet vei for industrialiseringen av PSA-luftseparasjonsnitrogenproduksjon. I løpet av de siste 30 årene har denne teknologien utviklet seg raskt og modnet. Det har blitt en sterk konkurrent til kryogen luftseparasjon innen små og mellomstore nitrogenproduksjoner.
Trykksvingadsorpsjon nitrogenproduksjon bruker luft som råmateriale og karbonmolekylsil som adsorbent. Den bruker egenskapene til karbonmolekylsilens selektive adsorpsjon av oksygen og nitrogen i luften, og bruker prinsippet om trykksvingningsadsorpsjon (trykkadsorpsjon, trykkreduksjonsdesorpsjon og molekylsilregenerering) for å skille oksygen og nitrogen ved romtemperatur for å produsere nitrogen.
Sammenlignet med kryogen luftseparasjonsnitrogenproduksjon har trykksvingadsorpsjonsnitrogenproduksjon betydelige fordeler: adsorpsjonsseparasjon utføres ved romtemperatur, prosessen er enkel, utstyret er kompakt, fotavtrykket er lite, det er enkelt å starte og stoppe, det starter raskt, gassproduksjonen er rask (vanligvis ca. 30 minutter), energiforbruket er lite, driftskostnaden er lav, automatiseringsgraden er høy, driften og vedlikeholdet er praktisk, glideinstallasjonen er praktisk, ikke noe spesielt fundament er nødvendig, kan produktets nitrogenrenhet justeres innenfor et visst område, og nitrogenproduksjonen er ≤3000Nm3/h. Derfor er trykksvingadsorpsjonsnitrogenproduksjon spesielt egnet for intermitterende drift.
Men så langt kan innenlandske og utenlandske motparter kun produsere nitrogen med en renhet på 99,9 % (dvs. O2≤0,1 %) ved bruk av PSA-nitrogenproduksjonsteknologi. Noen selskaper kan produsere 99,99 % rent nitrogen (O2≤0,01 %). Høyere renhet er mulig fra perspektivet til PSA-nitrogenproduksjonsteknologi, men produksjonskostnadene er for høye og brukerne vil neppe godta det. Derfor må bruken av PSA-nitrogenproduksjonsteknologi for å produsere høyrent nitrogen også legge til en post-stage renseanordning.
Nitrogenrensemetode (industriell skala)
(1) Hydrogeneringsdeoksygeneringsmetode.
Under påvirkning av en katalysator reagerer det resterende oksygenet i nitrogenet med det tilsatte hydrogenet for å produsere vann, og reaksjonsformelen er: 2H2 + O2 = 2H2O. Deretter fjernes vannet med en høytrykks nitrogenkompressorforsterker, og nitrogenet med høy renhet med følgende hovedkomponenter oppnås ved ettertørking: N2≥99,999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7x10-6. Kostnaden for nitrogenproduksjon er omtrent 0,5 yuan/m3.
(2) Hydrogenerings- og deoksygeneringsmetode.
Denne metoden er delt inn i tre trinn: det første trinnet er hydrogenering og deoksygenering, det andre trinnet er dehydrogenering, og det tredje trinnet er fjerning av vann. Høyrent nitrogen med følgende sammensetning oppnås: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Kostnaden for nitrogenproduksjon er omtrent 0,6 yuan/m3.
(3) Karbondeoksygeneringsmetode.
Under påvirkning av karbonstøttet katalysator (ved en viss temperatur), reagerer det gjenværende oksygenet i vanlig nitrogen med karbonet fra katalysatoren selv for å generere CO2. Reaksjonsformel: C + O2 = CO2. Etter det påfølgende trinnet med fjerning av CO2 og H2O, oppnås nitrogen med høy renhet med følgende sammensetning: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Kostnaden for nitrogenproduksjon er omtrent 0,6 yuan/m3.
For det tredje: Membranseparasjon og luftseparasjon nitrogenproduksjon
Membranseparasjon og luftseparasjon nitrogenproduksjon er også en ny gren av ikke-kryogen nitrogenproduksjonsteknologi. Det er en ny produksjonsmetode for nitrogen som utviklet seg raskt i utlandet på 1980-tallet. Det har blitt promotert og brukt i Kina de siste årene.
Membranseparasjon nitrogenproduksjon bruker luft som råstoff. Under et visst trykk bruker den de forskjellige permeasjonshastighetene for oksygen og nitrogen i hulfibermembranen for å skille oksygen og nitrogen for å produsere nitrogen. Sammenlignet med de to ovennevnte nitrogenproduksjonsmetodene, har den egenskapene til enklere utstyrsstruktur, mindre volum, ingen koblingsventil, enklere drift og vedlikehold, raskere gassproduksjon (innen 3 minutter) og mer praktisk kapasitetsutvidelse.
Imidlertid har hulfibermembraner strengere krav til renslighet av trykkluft. Membranene er utsatt for aldring og svikt, og er vanskelige å reparere. Nye membraner må skiftes.
Membranseparasjonsnitrogenproduksjon er mer egnet for små og mellomstore brukere med krav til nitrogenrenhet på ≤98%, og har det beste funksjon-prisforholdet på dette tidspunktet; når nitrogenrenheten kreves for å være høyere enn 98%, er den omtrent 30% høyere enn trykksvingadsorpsjonsnitrogenproduksjonsenheten med samme spesifikasjon. Derfor, når nitrogen med høy renhet produseres ved å kombinere membranseparasjonsnitrogenproduksjon og nitrogenrenseinnretninger, er renheten til generell nitrogen generelt 98%, noe som vil øke produksjonskostnadene og driftskostnadene til renseanordningen.
Innleggstid: 24. juli 2024
