Výroba dusíku kryogenní separací vzduchu je tradiční způsob výroby dusíku s historií několika desetiletí. Používá vzduch jako surovinu, stlačuje ho a čistí a poté využívá výměnu tepla ke zkapalnění vzduchu na kapalný vzduch. Kapalný vzduch je převážně směs kapalného kyslíku a kapalného dusíku. Pomocí různých bodů varu kapalného kyslíku a kapalného dusíku se dusík získává jejich oddělením destilací kapalného vzduchu.
Typický procesní tok
Celý proces se skládá ze stlačování a čištění vzduchu, separace vzduchu a odpařování kapalného dusíku.
1. Komprese a čištění vzduchu
Poté, co je vzduch vzduchovým filtrem očištěn od prachu a mechanických nečistot, vstupuje do vzduchového kompresoru, je stlačen na požadovaný tlak a poté odeslán do vzduchového chladiče ke snížení teploty vzduchu. Poté vstupuje do čističky pro sušení vzduchu, aby odstranila vlhkost, oxid uhličitý, acetylen a další uhlovodíky ze vzduchu.
2. Vzduchová separace
Vyčištěný vzduch vstupuje do hlavního výměníku tepla ve vzduchové separační věži, je ochlazen na teplotu nasycení zpětným plynem (produkt dusík, odpadní plyn) a je přiváděn na dno destilační věže. Dusík je získáván v horní části věže a kapalný vzduch je škrcen a posílán. Vstupuje do kondenzačního výparníku, aby se odpařil, a současně kondenzuje část dusíku odeslaného z rektifikační věže. Část kondenzovaného kapalného dusíku se používá jako refluxní kapalina rektifikační věže a druhá část se používá jako produkt kapalného dusíku a opouští věž pro separaci vzduchu.
Výfukové plyny z kondenzačního výparníku se znovu ohřívají na přibližně 130 K hlavním výměníkem tepla a vstupují do expanzního zařízení pro expanzi a chlazení, aby se zajistila chladicí kapacita věže pro separaci vzduchu. Část expandovaného plynu se používá k regeneraci a chlazení molekulárního síta a poté je vypouštěna přes tlumič hluku. atmosféra.
3. Odpařování kapalného dusíku
Kapalný dusík ze vzduchové separační věže je skladován ve skladovací nádrži kapalného dusíku. Když se kontroluje zařízení na separaci vzduchu, kapalný dusík v zásobní nádrži vstupuje do odpařovače a je ohříván před odesláním do potrubí pro produkt dusíku.
Kryogenní produkce dusíku může produkovat dusík o čistotě ≧99,999 %.
čistota
Kryogenní produkce dusíku může produkovat dusík o čistotě ≧99,999 %. Čistota dusíku je omezena zatížením dusíkem, počtem pater, účinností pater a čistotou kyslíku v kapalném vzduchu atd. a rozsah nastavení je malý.
Proto je u sady zařízení na výrobu kryogenního dusíku čistota produktu v zásadě jistá a je nepohodlné ji upravovat.
Hlavní vybavení zahrnuté v zařízení generátoru kryogenního dusíku
1. Filtrace vzduchu
Aby se snížilo opotřebení mechanického pohyblivého povrchu uvnitř vzduchového kompresoru a zajistila se kvalita vzduchu, musí před vstupem vzduchu do vzduchového kompresoru nejprve projít vzduchovým filtrem, aby se odstranil prach a další nečistoty v něm obsažené. Nasávání vzduchu u vzduchových kompresorů používá většinou filtry s hrubou účinností nebo filtry se střední účinností.
2. Vzduchový kompresor
Podle principu činnosti lze vzduchové kompresory rozdělit do dvou kategorií: objemové a rychlostní. Vzduchové kompresory většinou používají vzduchové kompresory s vratným pístem, odstředivé vzduchové kompresory a šroubové vzduchové kompresory.
3. Vzduchový chladič
Používá se ke snížení teploty stlačeného vzduchu před vstupem do čističky vzduchu a separační věže vzduchu, aby se zabránilo velkým výkyvům teploty vstupující do věže a může vysrážet většinu vlhkosti ve stlačeném vzduchu. Dusíkové vodní chladiče (složené z vodních chladicích věží a vzduchových chladicích věží: vodní chladicí věž využívá odpadní plyn ze vzduchové separační věže k chlazení cirkulující vody a vzduchová chladicí věž využívá cirkulující vodu z vodní chladicí věže k chlazení vzduch), Freonový chladič vzduchu .
4. Vysoušeč a čistička vzduchu
Stlačený vzduch po průchodu vzduchovým chladičem stále obsahuje určité množství vlhkosti, oxidu uhličitého, acetylenu a dalších uhlovodíků. Zmrzlá vlhkost a oxid uhličitý usazený ve věži pro separaci vzduchu zablokují kanály, potrubí a ventily. Acetylen se hromadí v kapalném kyslíku a hrozí nebezpečí výbuchu. Prach opotřebovává provozní stroje. Pro zajištění dlouhodobého bezpečného provozu separační jednotky vzduchu musí být zřízeno speciální čistící zařízení k odstranění těchto nečistot. Nejběžnějšími způsoby čištění vzduchu jsou adsorpce a mražení. Metoda adsorpce na molekulárním sítu je široce používána v malých a středně velkých generátorech dusíku v Číně.
Výrobci výroby dusíku – Čína a dodavatelé továrny na výrobu dusíku (xinfatools.com)
5. Věž pro separaci vzduchu
Věž pro separaci vzduchu zahrnuje především hlavní výměník tepla, zkapalňovač, destilační věž, kondenzační výparník atd. Hlavní výměník tepla, kondenzační výparník a zkapalňovač jsou deskové výměníky tepla. Jedná se o nový typ kombinovaného přepážkového výměníku s celohliníkovou kovovou konstrukcí. Průměrný teplotní rozdíl je velmi malý a účinnost výměny tepla je až 98-99%. Destilační věž je zařízení na separaci vzduchu. Druhy věžového vybavení jsou rozděleny podle vnitřních částí. Věž se sítovými deskami se sítovou deskou se nazývá věž se sítovými deskami, věž s kloboučkovou deskou s kloboučkovou deskou se nazývá věž s kloboučky a balená věž s naskládaným balením se nazývá věž se sítovými deskami. Sítová deska má jednoduchou konstrukci, snadno se vyrábí a má vysokou účinnost desky, takže je široce používána v destilačních věžích pro frakcionaci vzduchu. Plněné věže se používají hlavně pro destilační věže s průměrem menším než 0,8 m a výškou ne větší než 7 m. Věže s bublinkovými uzávěry se nyní používají zřídka kvůli jejich složité struktuře a výrobním potížím.
6. Turboexpandér
Jedná se o rotační lopatkový stroj používaný generátory dusíku k výrobě studené energie. Jedná se o plynovou turbínu používanou v podmínkách nízké teploty. Turboexpandéry se dělí na typ s axiálním prouděním, dostředivým radiálním prouděním a dostředivým radiálním prouděním podle směru proudění plynu v oběžném kole; podle toho, zda plyn pokračuje v expanzi v oběžném kole, se dělí na typ protiútok a typ nárazu. Pokračující expanze je typu protiútoku. typu, nepokračuje v expanzi a stává se nárazovým typem. Jednostupňové radiální axiální nárazové turbínové expandéry jsou široce používány v zařízeních pro separaci vzduchu. Generátor dusíku pro kryogenní separaci vzduchu má složité vybavení, velkou plochu, vysoké náklady na infrastrukturu, vysoké jednorázové investice do zařízení, vysoké provozní náklady, pomalou produkci plynu (12 až 24 hodin), vysoké nároky na instalaci a dlouhý cyklus. Vezmeme-li v úvahu faktory týkající se vybavení, instalace a infrastruktury, investiční rozsah zařízení PSA se stejnými specifikacemi pro zařízení pod 3500 Nm3/h je o 20 % až 50 % nižší než u zařízení pro kryogenní separaci vzduchu. Zařízení na vyvíjení kryogenního dusíku je vhodné pro průmyslovou velkovýrobu dusíku, střední a malá výroba dusíku je však neekonomická.
Čas odeslání: 27. února 2024
