A tudomány és a technológia fejlődésével és a gazdaság fejlődésével a nitrogén alkalmazási köre napról napra bővül, és számos ipari ágazatba és mindennapi életbe behatolt.
Nitrogéngyártó gyártók – Kínai nitrogéngyártó gyár és beszállítók (xinfatools.com)
A nitrogén a levegő fő összetevője, a levegő körülbelül 78%-át teszi ki. Az elemi nitrogén N2 normál körülmények között színtelen és szagtalan gáz. A gáz sűrűsége normál állapotban 1,25 g/l. Olvadáspontja -210 ℃, forráspontja -196 ℃. A folyékony nitrogén alacsony hőmérsékletű hűtőközeg (-196 ℃).
Ma bemutatunk néhány fő módszert a nitrogén előállítására itthon és külföldön.
Három általános ipari méretű nitrogéntermelési módszer létezik: kriogén levegős leválasztásos nitrogéntermelés, nyomásingadozásos adszorpciós nitrogéntermelés és membránszeparációs nitrogéntermelés.
Először is: Kriogén levegőleválasztó nitrogén előállítási módszer
A kriogén légleválasztásos nitrogéngyártás hagyományos nitrogén-előállítási módszer, közel több évtizedes múlttal. Levegőt használ nyersanyagként, összenyomja és megtisztítja, majd hőcserével cseppfolyósítja a levegőt folyékony levegővé. A folyékony levegő főleg folyékony oxigén és folyékony nitrogén keveréke. A folyékony oxigén és a folyékony nitrogén különböző forráspontjait folyékony levegő desztillálásával választják el egymástól, hogy nitrogént kapjanak.
Előnyök: nagy gáztermelés és nagy tisztaságú termék nitrogén. A kriogén nitrogéngyártás során nem csak nitrogén, hanem folyékony nitrogén is előállítható, amely megfelel a folyékony nitrogén technológiai követelményeinek, és folyékony nitrogén tároló tartályokban tárolható. Időszakos nitrogénterhelés vagy a levegőleválasztó berendezés kisebb javítása esetén a tárolótartályban lévő folyékony nitrogén belép a párologtatóba és felmelegszik, majd a termék nitrogéncsővezetékébe kerül, hogy kielégítse a folyamategység nitrogénszükségletét. A kriogén nitrogéntermelés működési ciklusa (a két nagy melegítés közötti időszakra utalva) általában több mint 1 év, így a kriogén nitrogéntermelés általában nem tekinthető készenléti állapotnak.
Hátrányok: A kriogén nitrogéngyártás ≧99,999%-os tisztaságú nitrogént képes előállítani, de a nitrogén tisztaságát korlátozza a nitrogénterhelés, a tálcák száma, a tálca hatékonysága és az oxigén tisztasága a folyékony levegőben, és a beállítási tartomány nagyon kicsi. Ezért a kriogén nitrogéngyártó berendezés készlete esetében a termék tisztasága alapvetően biztos és kényelmetlen beállítani. Mivel a kriogén módszert rendkívül alacsony hőmérsékleten hajtják végre, a berendezésnek előhűtési indítási folyamattal kell rendelkeznie, mielőtt normál üzembe helyezné. Az indítási idő, azaz az expander indításától addig az időpontig, amíg a nitrogén tisztasága eléri a követelményt, általában nem kevesebb, mint 12 óra; mielőtt a berendezést nagyjavításba kezdik, fel kell melegíteni és fel kell olvasztani, általában 24 órát. Emiatt a kriogén nitrogéngyártó berendezést nem szabad gyakran indítani és leállítani, és célszerű hosszú ideig folyamatosan üzemelni.
Ezenkívül a kriogén folyamat összetett, nagy területet foglal el, magas infrastrukturális költséggel jár, speciális karbantartási erőket igényel, sok kezelőt igényel, és lassan (18-24 óra) termel gázt. Alkalmas nagyüzemi ipari nitrogéngyártásra.
Második: nyomásingadozásos adszorpciós (PSA) nitrogéntermelési módszer
A Pressure Swing Adsorption (PSA) gázleválasztási technológia a nem kriogén gázleválasztási technológia egyik fontos ága. Ez az emberek hosszú távú erőfeszítéseinek eredménye, hogy a kriogén módszernél egyszerűbb légleválasztási módszert találjanak.
Az 1970-es években a nyugatnémet esseni bányászati vállalat sikeresen kifejlesztett szén molekuláris szitákat, megnyitva az utat a PSA légleválasztó nitrogéntermelés iparosítása előtt. Az elmúlt 30 évben ez a technológia gyorsan fejlődött és érett. A kriogén légleválasztás erős versenytársává vált a kis- és közepes méretű nitrogéngyártás területén.
A nyomásingadozásos adszorpciós nitrogéngyártás során nyersanyagként levegőt, adszorbensként pedig szén molekuláris szitát használnak. Használja a szén molekuláris szita szelektív oxigén- és nitrogénadszorpciójának jellemzőit a levegőben, és a nyomásingadozás elvét (nyomásadszorpció, nyomáscsökkentő deszorpció és molekulaszita regeneráció) használja az oxigén és a nitrogén szobahőmérsékleten történő elválasztására nitrogén előállítására.
A kriogén levegős leválasztásos nitrogéntermeléshez képest a nyomáslengéses adszorpciós nitrogéntermelésnek jelentős előnyei vannak: az adszorpciós elválasztás szobahőmérsékleten történik, a folyamat egyszerű, a berendezés kompakt, a lábnyom kicsi, könnyen indítható és leállítható, gyorsan indul, a gáztermelés gyors (általában kb. 30 perc), az energiafogyasztás kicsi, az üzemeltetési költség alacsony, az automatizáltság magas, a kezelés és a karbantartás kényelmes, a csúszótalpak kényelmes, nincs speciális alap szükséges, a termék nitrogéntisztasága egy bizonyos tartományon belül állítható, és a nitrogéntermelés ≤3000Nm3/h. Ezért a nyomásingadozásos adszorpciós nitrogéntermelés különösen alkalmas időszakos működésre.
Mindazonáltal a hazai és külföldi partnerek eddig csak 99,9%-os tisztaságú (azaz O2≤0,1%) nitrogént tudtak előállítani PSA nitrogéngyártási technológiával. Egyes cégek 99,99%-os tisztaságú nitrogént tudnak előállítani (O2≤0,01%). A PSA nitrogéngyártási technológia szempontjából nagyobb tisztaság is lehetséges, de az előállítási költség túl magas, és a felhasználók ezt valószínűleg nem fogadják el. Ezért a PSA nitrogéntermelési technológiájának nagy tisztaságú nitrogén előállításához való felhasználásához egy utótisztító berendezést is kell adni.
Nitrogén tisztítási módszer (ipari méretekben)
(1) Hidrogénezési deoxigénezési módszer.
Katalizátor hatására a nitrogénben lévő maradék oxigén reakcióba lép a hozzáadott hidrogénnel, víz keletkezik, és a reakció képlete: 2H2 + O2 = 2H2O. Ezután a vizet egy nagynyomású nitrogénkompresszoros nyomásfokozó eltávolítja, és utószárítással nyerik a nagy tisztaságú nitrogént a következő főkomponensekkel: N2≥99,999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7×10-6. A nitrogén előállítás költsége körülbelül 0,5 jüan/m3.
(2) Hidrogénezési és oxigénmentesítési módszer.
Ez a módszer három szakaszra oszlik: az első szakasz a hidrogénezés és az oxigénmentesítés, a második a dehidrogénezés, a harmadik szakasz a víz eltávolítása. A következő összetételű nagy tisztaságú nitrogént kapjuk: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. A nitrogén előállítás költsége körülbelül 0,6 jüan/m3.
(3) Szén-oxigénezési módszer.
A szénhordozós katalizátor hatására (bizonyos hőmérsékleten) a közönséges nitrogénben lévő maradék oxigén reakcióba lép a katalizátor által biztosított szénnel, és CO2 keletkezik. A reakció képlete: C + O2 = CO2. A CO2 és H2O eltávolításának következő szakasza után a következő összetételű nagy tisztaságú nitrogént kapjuk: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. A nitrogén előállítás költsége körülbelül 0,6 jüan/m3.
Harmadik: Membránleválasztás és légleválasztás nitrogéntermelés
A membránleválasztás és a levegőszeparációs nitrogéngyártás szintén a nem kriogén nitrogéngyártási technológia új ága. Ez egy új nitrogéntermelési módszer, amely az 1980-as években gyorsan fejlődött külföldön. Kínában népszerűsítették és alkalmazták az elmúlt években.
A membránszeparációs nitrogéngyártás során levegőt használnak nyersanyagként. Bizonyos nyomás alatt az üreges rostmembránban az oxigén és a nitrogén különböző áteresztési sebességét használja fel az oxigén és a nitrogén elválasztására, hogy nitrogént állítson elő. A fenti két nitrogéngyártási móddal összehasonlítva egyszerűbb berendezés-felépítés, kisebb térfogat, kapcsolószelep nélküli, egyszerűbb üzemeltetés és karbantartás, gyorsabb gáztermelés (3 percen belül), kényelmesebb kapacitásbővítés jellemzi.
Az üreges szálas membránok azonban szigorúbb követelményeket támasztanak a sűrített levegő tisztaságával kapcsolatban. A membránok hajlamosak az öregedésre és meghibásodásra, és nehezen javíthatók. Új membránokat kell cserélni.
A membránszeparációs nitrogéngyártás alkalmasabb kis- és közepes méretű felhasználók számára, akiknek nitrogéntisztasági követelménye ≤98%, és jelenleg a legjobb funkció-ár aránnyal rendelkezik; ha a nitrogén tisztaságának 98%-nál magasabbnak kell lennie, az körülbelül 30%-kal magasabb, mint az azonos specifikációjú, nyomásingadozásos adszorpciós nitrogéngyártó berendezésé. Ezért, ha nagy tisztaságú nitrogént állítanak elő a membránleválasztó nitrogéntermelés és a nitrogéntisztító berendezések kombinálásával, az általános nitrogén tisztasága általában 98%, ami növeli a tisztítóberendezés előállítási költségét és működési költségét.
Feladás időpontja: 2024. július 24
