Výroba dusíka kryogénnou separáciou vzduchu je tradičný spôsob výroby dusíka s históriou niekoľkých desaťročí. Používa vzduch ako surovinu, stláča ho a čistí a potom využíva výmenu tepla na skvapalnenie vzduchu na kvapalný vzduch. Kvapalný vzduch je hlavne zmes tekutého kyslíka a tekutého dusíka. Použitím rôznych bodov varu kvapalného kyslíka a kvapalného dusíka sa dusík získava ich oddelením prostredníctvom destilácie kvapalného vzduchu.
Typický priebeh procesu
Celý proces pozostáva z kompresie a čistenia vzduchu, separácie vzduchu a odparovania tekutého dusíka.
1. Kompresia a čistenie vzduchu
Po vyčistení vzduchu od prachu a mechanických nečistôt vzduchovým filtrom vstupuje do vzduchového kompresora, je stlačený na požadovaný tlak a následne odoslaný do chladiča vzduchu, aby sa znížila teplota vzduchu. Potom vstupuje do čističky na sušenie vzduchu, aby odstránila vlhkosť, oxid uhličitý, acetylén a iné uhľovodíky zo vzduchu.
2. Oddelenie vzduchu
Vyčistený vzduch vstupuje do hlavného výmenníka tepla vo veži na separáciu vzduchu, je ochladzovaný na teplotu nasýtenia spätným plynom (produkt dusík, odpadový plyn) a je odoslaný na dno destilačnej veže. Dusík sa získava v hornej časti veže a kvapalný vzduch sa škrtí a posiela. Vstupuje do kondenzačného výparníka, aby sa odparil, a súčasne kondenzuje časť dusíka odosielaného z rektifikačnej veže. Časť kondenzovaného kvapalného dusíka sa používa ako refluxná kvapalina rektifikačnej veže a druhá časť sa používa ako produkt kvapalného dusíka a opúšťa vežu na separáciu vzduchu.
Výfukové plyny z kondenzačného výparníka sa ohrievajú na približne 130 K pomocou hlavného výmenníka tepla a vstupujú do expandéra na expanziu a chladenie, aby sa zabezpečila chladiaca kapacita pre vežu na separáciu vzduchu. Časť expandovaného plynu sa používa na regeneráciu a chladenie molekulového sita a potom sa odvádza cez tlmič hluku. atmosféru.
3. Odparovanie kvapalného dusíka
Kvapalný dusík z veže na separáciu vzduchu sa skladuje v zásobnej nádrži na kvapalný dusík. Keď sa kontroluje zariadenie na separáciu vzduchu, kvapalný dusík v zásobnej nádrži vstupuje do odparovača a zahrieva sa pred odoslaním do produktovodu dusíka.
Produkcia kryogénneho dusíka môže produkovať dusík s čistotou ≧99,999 %.
čistota
Produkcia kryogénneho dusíka môže produkovať dusík s čistotou ≧99,999 %. Čistota dusíka je obmedzená zaťažením dusíkom, počtom podnosov, účinnosťou podnosov a čistotou kyslíka v kvapalnom vzduchu atď., a rozsah nastavenia je malý.
Preto je pre sadu zariadení na výrobu kryogénneho dusíka čistota produktu v podstate istá a je nepohodlné ju upravovať.
Hlavné vybavenie zahrnuté v zariadení generátora kryogénneho dusíka
1. Filtrácia vzduchu
Aby sa znížilo opotrebovanie mechanického pohyblivého povrchu vo vnútri vzduchového kompresora a zabezpečila sa kvalita vzduchu, musí vzduch pred vstupom do vzduchového kompresora najprv prejsť vzduchovým filtrom, aby sa odstránil prach a iné nečistoty v ňom obsiahnuté. Nasávanie vzduchu vzduchových kompresorov využíva väčšinou filtre s hrubou účinnosťou alebo filtre so strednou účinnosťou.
2. Vzduchový kompresor
Podľa princípu fungovania možno vzduchové kompresory rozdeliť do dvoch kategórií: objemové a rýchlostné. Vzduchové kompresory väčšinou používajú vzduchové kompresory s vratným pohybom, odstredivé vzduchové kompresory a skrutkové vzduchové kompresory.
3. Vzduchový chladič
Používa sa na zníženie teploty stlačeného vzduchu pred vstupom do čističky vzduchu a do veže na separáciu vzduchu, na zabránenie veľkým výkyvom teploty vstupujúcej do veže a môže vyzrážať väčšinu vlhkosti v stlačenom vzduchu. Dusíkové vodné chladiče (pozostávajúce z vodných chladiacich veží a vzduchových chladiacich veží: vodná chladiaca veža využíva odpadový plyn zo vzduchovej separačnej veže na chladenie cirkulujúcej vody a vzduchová chladiaca veža využíva cirkulujúcu vodu z vodnej chladiacej veže na chladenie vzduch), Freónový chladič vzduchu .
4. Sušič a čistička vzduchu
Stlačený vzduch po prechode vzduchovým chladičom stále obsahuje určité množstvo vlhkosti, oxidu uhličitého, acetylénu a iných uhľovodíkov. Zamrznutá vlhkosť a oxid uhličitý usadený vo veži na separáciu vzduchu zablokujú kanály, potrubia a ventily. Acetylén sa hromadí v kvapalnom kyslíku a hrozí nebezpečenstvo výbuchu. Prach opotrebuje prevádzkové stroje. Aby bola zaistená dlhodobá bezpečná prevádzka separačnej jednotky vzduchu, musí byť zriadené špeciálne čistiace zariadenie na odstránenie týchto nečistôt. Najbežnejšie spôsoby čistenia vzduchu sú adsorpcia a mrazenie. Metóda adsorpcie molekulárneho sita je široko používaná v malých a stredne veľkých generátoroch dusíka v Číne.
Výrobcovia výroby dusíka – Čínska továreň na výrobu dusíka a dodávatelia (xinfatools.com)
5. Veža na separáciu vzduchu
Veža na separáciu vzduchu obsahuje hlavne hlavný výmenník tepla, skvapalňovač, destilačná veža, kondenzačný výparník atď. Hlavný výmenník tepla, kondenzačný výparník a skvapalňovač sú doskové výmenníky tepla. Ide o nový typ kombinovaného deliaceho výmenníka tepla s celohliníkovou kovovou konštrukciou. Priemerný teplotný rozdiel je veľmi malý a účinnosť výmeny tepla je až 98-99%. Destilačná veža je zariadenie na separáciu vzduchu. Typy vybavenia veže sú rozdelené podľa vnútorných častí. Veža so sitovými platňami so sitovou platňou sa nazýva veža so sitovými platňami, veža s čiapočkou s čiapočkou sa nazýva veža s čiapočkou a veža s naskladneným obalom sa nazýva veža so sitovými platňami. Sitová doska má jednoduchú štruktúru, ľahko sa vyrába a má vysokú účinnosť dosky, takže sa široko používa v destilačných vežiach na frakcionáciu vzduchu. Plnené veže sa používajú hlavne pre destilačné veže s priemerom menším ako 0,8 ma výškou nie väčšou ako 7 m. Veže s bublinkovými uzávermi sa v súčasnosti zriedka používajú kvôli ich zložitej štruktúre a výrobným ťažkostiam.
6. Turboexpandér
Je to stroj s rotujúcimi lopatkami, ktorý používajú generátory dusíka na výrobu studenej energie. Je to plynová turbína používaná v podmienkach nízkej teploty. Turboexpandéry sa delia na typ s axiálnym prúdením, typ s dostredivým radiálnym prúdením a typ s dostredivým radiálnym prúdením podľa smeru prúdenia plynu v obežnom kolese; podľa toho, či plyn pokračuje v expanzii v obežnom kolese, sa delí na typ protiútok a typ nárazu. Pokračujúca expanzia je typu protiútoku. typu, nepokračuje v expanzii a stáva sa nárazovým typom. Jednostupňové radiálne axiálne nárazové turbínové expandéry sú široko používané v zariadeniach na separáciu vzduchu. Generátor dusíka na kryogénnu separáciu vzduchu má zložité vybavenie, veľkú plochu, vysoké náklady na infraštruktúru, vysoké jednorazové investície do zariadenia, vysoké prevádzkové náklady, pomalú produkciu plynu (12 až 24 hodín), vysoké nároky na inštaláciu a dlhý cyklus. Ak vezmeme do úvahy faktory týkajúce sa vybavenia, inštalácie a infraštruktúry, investičný rozsah zariadení PSA s rovnakými špecifikáciami pre zariadenia pod 3 500 Nm3/h je o 20 % až 50 % nižší ako pri zariadeniach na kryogénnu separáciu vzduchu. Zariadenie na generátor kryogénneho dusíka je vhodné na veľkosériovú priemyselnú výrobu dusíka, ale stredná a malá výroba dusíka je neekonomická.
Čas odoslania: 27. februára 2024
