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公司新聞

空分制氧制氮，這些知識你一定要知道！

作者：　來源：　日期：2021/3/1 9:24:21　人氣：1010

由于氧、氮在工業(yè)生產和科學技術發(fā)展中有重要的作用，特別是煤化工技術發(fā)展到今天，煤氣化裝置生產必備空分裝置，可為煤氣化提供氧氣，為全廠提供不同規(guī)格的氮氣、儀表空氣以及工作空氣。           

制氧空分工藝
工業(yè)上常用的制氧方法有：
低溫精餾分離法
吸附法
電解法
其中，低溫精餾分離方法是目前普遍采用的方法，特點是生產成本低，技術成熟，不僅最經濟，又能大量生產氧、氮氣，而且適合大規(guī)模工業(yè)化生產，是主要的制取方法。
低溫精餾分離法
低溫精餾分離法制氧就是以自然界中的空氣為原料，先使空氣在低溫下液化。然后在精餾塔中利用氧、氮各組分沸點不同，分離為氧氣和氮氣。
空分裝置的工作過程：

  1. 空氣的過濾和壓縮

  2. 壓縮空氣的初步冷卻

  3. 空氣的凈化，包括水分和碳氫物的去除

  4. 空氣被冷卻到液化溫度

  5. 冷量的制取

  6. 液化和精餾

  7. 危險雜質的排除

吸附法
變壓吸附法是20世紀50年代末才開發(fā)成功的，由于其獨有的靈活方便、投資少、能耗低的優(yōu)點，近年來變壓吸附空分富氧技術在中小規(guī)模富氧應用領域得到越來越多的應用。
氮分子含有孤對電子而極性大于氧并且有較大的四極矩，因而N2與沸石骨架中陽離子的作用力強?？諝庵饘油ㄟ^沸石柱后，氣相中的含氧量逐漸提高，這樣便可得到富氧流出氣。
一套變壓吸附制氧（制氮）系統(tǒng)主要包括三部分：空氣壓縮系統(tǒng)、壓縮空氣預處理系統(tǒng)、吸附分離系統(tǒng)。
變壓吸附空氣分離的技術進步主要集中在兩個方面：

  • 變壓吸附空分工藝過程的改進，使過程更加節(jié)能高效；

  • 變壓吸附空分吸附劑性能的改進。

吸附劑是變壓吸附技術的基礎，吸附劑的性能決定著吸附分離效果，從而決定著吸附設備投資和分離的經濟性。
特點：
1）開停車方便：原始開車幾十分鐘左右可按要求獲得合格產品。臨時停車后重新啟動即可迅速恢復供給合格產品。 
2）操作彈性大。 
3）自動化程度高。整個吸附分離過程由PLC或DCS控制，可以實現無人操作。 
4）操作成本較低。運行成本較低，主要操作成本為電耗，裝置電耗≤0.4kW?h/m3(O2)。 
5）分子篩壽命長。在正常操作情況下一般可使用8～10年，無環(huán)境污染。 
6）投資省，一次性投資低。
電解法
把水放入電解槽中，加入氫氧化鈉或氫氧化鉀以提高水的電解度，然后通入直流電，水就分解為氧氣和氫氣。每制取一立方米氧，同時獲得兩立方米氫。用電解法制取一立方米氧要耗電12～15千瓦小時，是很不經濟的。所以，電解法不適用于大量制氧。
制氮空分工藝



以空氣為原料，利用物理的方法，將其中的氧和氮分離而獲得。
工業(yè)中有三種，即深冷空分法、分子篩空分法(PSA或變壓吸附式)和膜空分法（中空纖維膜分離）。
深冷空分制氮
深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有近幾十年的歷史。它是以空氣為原料，經過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。深冷空分制氮設備復雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，產氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％。深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，而中、小規(guī)模制氮就顯得不經濟。
分子篩空分制氮
也叫PSA或變壓吸附式，以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA制氮。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術。與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15～30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大范圍內根據用戶需要進行調節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點，故在3000Nm3／h以下制氮設備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的選擇。
膜空分制氮
也叫中空纖維膜分離，是以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。和其它制氮設備相比它具有結構更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護量更少、產氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點，它特別適宜于氮氣純度≤99.5％的中、小型氮氣用戶，有較好功能價格比。而氮氣純度在98%以上時，它與相同規(guī)格的PSA制氮機相比價格要高出15%以上。







看了以上的分離方法，其實空氣分離的方法可分為低溫和非低溫兩種，其中非低溫空氣分離方法包括吸附、膜分離、化學分離法。由于目前在大規(guī)模制取氧、氮氣液產品，尤其是高純度產品方面低溫分離法具有無法取代的競爭優(yōu)勢，而且只有低溫分離法才具有可同時生產氬等稀有氣體產品的能力，故低溫法在空氣分離的工業(yè)應用中占據非常重要的地位。

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