Produkcja azotu w kriogenicznej separacji powietrza to tradycyjna metoda produkcji azotu z kilkudziesięcioletnią historią. Wykorzystuje powietrze jako surowiec, spręża je i oczyszcza, a następnie wykorzystuje wymianę ciepła do skraplania powietrza w ciekłe powietrze. Ciekłe powietrze to głównie mieszanina ciekłego tlenu i ciekłego azotu. Wykorzystując różne temperatury wrzenia ciekłego tlenu i ciekłego azotu, azot otrzymuje się poprzez ich rozdzielenie poprzez destylację ciekłego powietrza.
Typowy przebieg procesu
Cały proces składa się ze sprężania i oczyszczania powietrza, separacji powietrza i odparowania ciekłego azotu.
1. Sprężanie i oczyszczanie powietrza
Powietrze po oczyszczeniu przez filtr powietrza z kurzu i zanieczyszczeń mechanicznych trafia do sprężarki powietrza, jest sprężane do wymaganego ciśnienia, a następnie kierowane do chłodnicy powietrza w celu obniżenia temperatury powietrza. Następnie trafia do oczyszczacza osuszającego powietrze, aby usunąć z powietrza wilgoć, dwutlenek węgla, acetylen i inne węglowodory.
2. Separacja powietrza
Oczyszczone powietrze trafia do głównego wymiennika ciepła w wieży separacji powietrza, jest schładzane do temperatury nasycenia gazem refluksowym (azot produktowy, gaz odlotowy) i kierowane na dno wieży destylacyjnej. Azot uzyskiwany jest na szczycie wieży, a ciekłe powietrze jest dławione i przesyłane. Dochodzi do parownika kondensacyjnego w celu odparowania, przy czym w tym samym czasie część azotu wysyłanego z wieży rektyfikacyjnej ulega skropleniu. Część skroplonego ciekłego azotu wykorzystywana jest jako ciecz powrotna z wieży rektyfikacyjnej, a druga część jest wykorzystywana jako produkt w postaci ciekłego azotu i opuszcza wieżę rozdzielania powietrza.
Gazy spalinowe z parownika kondensacyjnego są ponownie podgrzewane do temperatury około 130 K przez główny wymiennik ciepła i wchodzą do ekspandera w celu rozprężenia i schłodzenia, aby zapewnić wydajność chłodniczą wieży separacji powietrza. Część rozprężonego gazu wykorzystywana jest do regeneracji i chłodzenia sita molekularnego, a następnie odprowadzana jest przez tłumik. atmosfera.
3. Odparowanie ciekłego azotu
Ciekły azot z wieży separacji powietrza jest przechowywany w zbiorniku magazynującym ciekły azot. Podczas kontroli urządzeń do separacji powietrza ciekły azot w zbiorniku magazynującym dostaje się do odparowywacza i jest podgrzewany przed przesłaniem do rurociągu azotu produktowego.
Produkcja azotu kriogenicznego może wytwarzać azot o czystości ≧99,999%.
czystość
Produkcja azotu kriogenicznego może wytwarzać azot o czystości ≧99,999%. Czystość azotu jest ograniczona zawartością azotu, liczbą tac, wydajnością tac i czystością tlenu w ciekłym powietrzu itp., a zakres regulacji jest niewielki.
Dlatego w przypadku zestawu kriogenicznych urządzeń do produkcji azotu czystość produktu jest w zasadzie pewna i niewygodna w regulacji.
Główne wyposażenie zawarte w kriogenicznym urządzeniu generującym azot
1. Filtracja powietrza
Aby ograniczyć zużycie mechanicznej powierzchni ruchomej wewnątrz sprężarki powietrza i zapewnić odpowiednią jakość powietrza, zanim powietrze dostanie się do sprężarki, musi najpierw przejść przez filtr powietrza, aby usunąć z niego kurz i inne zanieczyszczenia. Na wlocie powietrza do sprężarek powietrza stosuje się najczęściej filtry o grubej lub średniej wydajności.
2. Sprężarka powietrza
Zgodnie z zasadą działania sprężarki powietrza można podzielić na dwie kategorie: objętościowe i prędkościowe. W sprężarkach powietrza najczęściej stosuje się sprężarki tłokowe tłokowe, sprężarki odśrodkowe i sprężarki śrubowe.
3. Chłodnica powietrza
Służy do obniżania temperatury sprężonego powietrza przed wejściem do osuszacza powietrza i wieży separacji powietrza, pozwala uniknąć dużych wahań temperatury na wejściu do wieży i może wytrącić większość wilgoci ze sprężonego powietrza. Chłodnice wodne azotu (składające się z wież chłodniczych wody i wież chłodniczych powietrza: wieża chłodnicza wody wykorzystuje gazy odlotowe z wieży separacji powietrza do chłodzenia wody obiegowej, a wieża chłodnicza powietrza wykorzystuje wodę obiegową z wieży chłodniczej wody do chłodzenia powietrze), chłodnica freonowa.
4. Osuszacz i oczyszczacz powietrza
Sprężone powietrze po przejściu przez chłodnicę nadal zawiera pewną ilość wilgoci, dwutlenku węgla, acetylenu i innych węglowodorów. Zamarznięta wilgoć i dwutlenek węgla osadzone w wieży separacji powietrza zablokują kanały, rury i zawory. Acetylen gromadzi się w ciekłym tlenie i istnieje ryzyko wybuchu. Pył powoduje zużycie pracujących maszyn. Aby zapewnić długoterminową, bezpieczną pracę jednostki separacji powietrza, należy zainstalować specjalne urządzenia oczyszczające, aby usunąć te zanieczyszczenia. Najpopularniejszymi metodami oczyszczania powietrza są adsorpcja i zamrażanie. Metoda adsorpcji na sicie molekularnym jest szeroko stosowana w małych i średnich generatorach azotu w Chinach.
Producenci produkcji azotu - chińska fabryka i dostawcy produkcji azotu (xinfatools.com)
5. Wieża separacji powietrza
Wieża separacji powietrza składa się głównie z głównego wymiennika ciepła, skraplacza, wieży destylacyjnej, parownika kondensacyjnego itp. Główny wymiennik ciepła, parownik kondensacyjny i skraplacz to wypaczone płytowe wymienniki ciepła. Jest to nowy typ kombinowanego wymiennika ciepła z metalową konstrukcją wykonaną w całości z aluminium. Średnia różnica temperatur jest bardzo mała, a sprawność wymiany ciepła sięga aż 98-99%. Wieża destylacyjna jest urządzeniem do separacji powietrza. Rodzaje wyposażenia wieżowego są podzielone według części wewnętrznych. Wieża z płytą sitową z płytą sitową nazywana jest wieżą z płytą sitową, wieża z nasadką bąbelkową z płytą z nasadką bąbelkową nazywana jest wieżą z nasadką bąbelkową, a wieża wypełniona z ułożonym w stos wypełnieniem nazywana jest wieżą z płytą sitową. Płyta sitowa ma prostą konstrukcję, jest łatwa w produkcji i ma wysoką wydajność płyty, dlatego jest szeroko stosowana w wieżach destylacyjnych do frakcjonowania powietrznego. Wieże z wypełnieniem stosowane są głównie w wieżach destylacyjnych o średnicy mniejszej niż 0,8 m i wysokości nie większej niż 7 m. Wieże z kapturkami bąbelkowymi są obecnie rzadko używane ze względu na ich złożoną konstrukcję i trudności produkcyjne.
6. Turboekspander
Jest to maszyna z obrotowymi ostrzami, wykorzystywana przez generatory azotu do wytwarzania zimnej energii. Jest to turbina gazowa stosowana w warunkach niskich temperatur. Turborozprężarki dzielą się na typu o przepływie osiowym, dośrodkowym promieniowym i dośrodkowym promieniowym, w zależności od kierunku przepływu gazu w wirniku; w zależności od tego, czy gaz w wirniku nadal się rozszerza, dzieli się go na typ kontrataku i typ uderzenia. Kontynuacja ekspansji ma charakter kontrataku. typu, nie rozszerza się i staje się typem uderzeniowym. Jednostopniowe promieniowe rozprężacze turbinowe udarowe z przepływem osiowym są szeroko stosowane w urządzeniach do separacji powietrza. Generator azotu do kriogenicznej separacji powietrza ma złożony sprzęt, duży obszar, wysokie koszty infrastruktury, wysoką jednorazową inwestycję w sprzęt, wysokie koszty operacyjne, powolną produkcję gazu (12 do 24 godzin), wysokie wymagania instalacyjne i długi cykl. Biorąc pod uwagę czynniki związane ze sprzętem, instalacją i infrastrukturą, skala inwestycji w urządzenia PSA o tych samych specyfikacjach dla urządzeń poniżej 3500 Nm3/h jest od 20% do 50% niższa niż w przypadku urządzeń do kriogenicznej separacji powietrza. Kriogeniczne urządzenie generujące azot nadaje się do przemysłowej produkcji azotu na dużą skalę, ale produkcja azotu na średnią i małą skalę jest nieekonomiczna.
Czas publikacji: 27 lutego 2024 r
