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空压机制氮机介绍

发布时间: 2021-08-16  点击次数: 27次

    空压机制氮机是指制氮机采用空压机为设备组成部分制取氮气的设备。

    制氮机,是指以空气为原料,利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。市面上常用的制氮方式有变压吸附制氮、膜分离制氮、深冷制氮,这三种制氮方式均是以压缩空气为原料,采用物理方法制取氮气的过程。

    一、变压吸附制氮机

    变压吸附制氮是以空气为原料,用碳分子筛作吸附剂,利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性,运用变压吸附原理(加压吸附,减压解吸并使分子筛再生)而在常温下使氧和氮分离制取氮气。变压吸附制氮由于其便捷性而被广泛使用。

    变压吸附制氮设备主要由压缩空气空气净化单元、压缩空气缓冲单元、氧氮分离单元、氮气缓冲单元、控制单元组成。

    现有技术中采用变压吸附制备氮气的设备包括控制系统、空气缓冲罐、两个吸附塔、均压阀、反吹阀以及氮气缓冲罐。压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附,未吸附的氮气穿过吸附床,经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气缓冲罐,这个过程称之为左吸,持续时间为几十秒。左吸过程结束后,左吸附塔与右吸附塔通过上、下均压阀连通,使两塔压力达到均衡,这个过程称之为均压,持续时间为2~3秒。均压结束后,压缩空气经过空气进气阀、右吸进气阀进入右吸附塔,压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附,富集的氮气经过右吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐,这个过程称之为右吸,持续时间为几十秒。同时左吸附塔中碳分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中,此过程称之为解吸。制氮机反之左塔吸附时右塔同时也在解吸。为使分子筛中降压释放出的氧气完全排放到大气中,氮气通过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔,把塔内的氧气吹出吸附塔。这个过程称之为反吹,它与解吸是同时进行的。右吸结束后,进入均压过程,再切换到左吸过程,一直循环进行下去。

    二、膜分离制氮机

    通常一切气体均可以渗透通过高分子膜,其过程是气体分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面,然后借助于浓度梯度在膜中扩散,最后从膜的低压侧解析出来,其结果是小分子和极性较强的分子的通过速度较快,而大分子和极性较弱的分子的通过速度较慢,膜分离就是利用各种气体在高分子膜上的渗透速率的不同,来进行气体分离的,其分离推动力为气体在膜两侧的分压差,所以膜法气体分离没有相变、不需要再生,它具有设备简单、操作及维护费用低等优点。

    膜法空分制氮的优点

    (1)能耗低:超细化的中空纤维膜具有极高的分离性能和很大的比表面积,制氮的氮气回收率极高,比其它空分技术制氮的能耗要少15~25%。

    (2)可靠性高:中空纤维膜制氮系统不像其它空分设备,没有移动的部件,静态运行,只需甚少保养,连续运行安全可靠。

    (3)寿命长:使用寿命可达6-8年以上。

    (4)技术可靠:有数千套设备在世界各地运行,使用效果良好。

    (5)操作弹性大:若需增加氮气产量,只需增加膜分离器即可,这是其它技术所不可比拟的,此外、采用膜分离技术生产氮气时,产品气的浓度与产气量是连续可调的。

    (6)体积小、重量轻:由于膜分离系统结构紧凑,故不需基建投资,安装费用低。

    (7)露点低:膜分离过程可以将氧气和水蒸气同时分离出去,所以氮气产品的露点低。

    (8)瞬间启动:开停车既方便又迅速,操作简便。

    (9)自动化程度高:产品气的浓度和产量、温度和压力按要求均可以自动控制。

    (10)对环境无要求:因无明火操作,可在恶劣工况、有爆炸气氛下工作。

    (11)按客户要求设计,以满足客户不同要求。

    三、深冷制氮机

    深冷空分制氮,即把压缩空气液化,通入分馏塔,然后利用氧气、氮气的沸点不同,分离出氮气(纯度基本固定在99.9995%)和富氧(35%的氧气+氮气)。深冷分离是成熟的工艺,一般适合于大型空分,且由于启动时间在2个小时以上,启动成本高,所以对用气连续性要求很高。适合大型用氮,纯度要求高,用气连续波动少的用户。深冷法可制得纯度极高的气体,即~99.999%以上的氮和99.5%~99.9%的氧,但因其投资高,劳动强度大,开停车时间长,操作复杂,能耗高,一般适用于规模较大的装置。


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