Cù u prugressu di a scienza è a tecnulugia è u sviluppu di l'ecunumia, u scopu di l'applicazione di u nitrogenu hè in espansione ghjornu per ghjornu, è hà penetratu in parechji settori industriali è a vita di ogni ghjornu.
L'azotu hè u cumpunente principalu di l'aria, cuntendu circa 78% di l'aria. U nitrogenu elementale N2 hè un gasu incolore è inodore in cundizioni normali. A densità di gas in u statu standard hè 1,25 g / L. U puntu di fusione hè -210 ℃ è u puntu di ebollizione hè -196 ℃. U nitrogenu liquidu hè un refrigerante à bassa temperatura (-196 ℃).
Oghje avemu da intruduce parechji metudi principali per pruduce nitrogenu in casa è in l'esteru.
Ci sò trè metudi generali di pruduzzione di nitrogenu à scala industriale: pruduzzione di nitrogenu criogenicu per a separazione di l'aria, a pruduzzione di azotu di azotu per adsorzione di pressione swing, è a produzzione di nitrogenu per separazione di membrana.
Prima: Metudu di pruduzzione di nitrogenu per a separazione di l'aria criogenica
A produzzione di nitrogenu per a separazione di l'aria criogenica hè un metudu tradiziunale di produzzione di nitrogenu cù una storia di quasi parechji decennii. Aduprà l'aria cum'è materia prima, cumpressa è purifica, è dopu usa u scambiu di calore per licuà l'aria in l'aria liquida. L'aria liquida hè principalmente una mistura di ossigenu liquidu è nitrogenu liquidu. I diversi punti di ebollizione di l'ossigenu liquidu è u nitrogenu liquidu sò usati per separà elli attraversu a distillazione di l'aria liquida per ottene nitrogenu.
Vantaghji: grande pruduzzione di gas è alta purità di nitrogenu di u produttu. A produzzione di nitrogenu criogenicu pò pruduce micca solu nitrogenu, ma ancu nitrogenu liquidu, chì risponde à i requisiti di u prucessu di nitrogenu liquidu è pò esse almacenatu in tanki di almacenamiento di nitrogenu liquidu. Quandu ci hè una carica di nitrogenu intermittenti o una riparazione minore di l'equipaggiu di separazione di l'aria, u nitrogenu liquidu in u cisterna di almacenamiento entra in u vaporizzatore è hè riscaldatu, è dopu mandatu à u pipeline di nitrogenu di u produttu per risponde à a dumanda di nitrogenu di l'unità di prucessu. U ciculu di u funziunamentu di a produzzione di nitrogenu criogenicu (riferendu à l'intervallu trà dui grandi riscaldamenti) hè in generale più di 1 annu, cusì a produzzione di nitrogenu criogenicu ùn hè micca cunsideratu cum'è standby.
Svantaghji: A pruduzzione di azotu criogenicu pò pruduce nitrogenu cù una purezza di ≧99.999%, ma a purità di u nitrogenu hè limitata da a carica di nitrogenu, u numeru di vassoi, l'efficienza di a tavola è a purità di l'ossigenu in l'aria liquida, è a gamma di regulazione hè assai chjuca. Dunque, per un inseme di l'equipaggiu di produzzione di nitrogenu criogenicu, a purità di u produttu hè basicamente certa è inconveniente per aghjustà. Siccomu u metudu criogenicu hè realizatu à temperature estremamente bassu, l'equipaggiu deve avè un prucessu di pre-cooling start-up prima di mette in funziunamentu normale. U tempu di start-up, vale à dì, u tempu da l'iniziu di l'espansore à u tempu quandu a purità di nitrogenu righjunghji u requisitu, hè generalmente micca menu di 12 ore; prima chì l'equipaggiu entre in a revisione, deve avè un periodu di tempu di riscaldamentu è di scongelu, in generale 24 ore. Per quessa, l'equipaggiu di produzzione di nitrogenu criogenicu ùn deve esse micca cuminciatu è fermatu spessu, è hè cunsigliatu di operare continuamente per un bellu pezzu.
Inoltre, u prucessu criogenicu hè cumplessu, occupa una grande zona, hà un altu costu di l'infrastruttura, esige forze di mantenimentu speciale, hà un gran numaru d'operatori, è pruduce gasu lentamente (18 à 24 ore). Hè adattatu per a pruduzzioni di nitrogenu industriale à grande scala.
Second: Pressure Swing Adsorption (PSA) Metodu di Pruduzzione di Azotu
A tecnulugia di separazione di gas Pressure Swing Adsorption (PSA) hè un ramu impurtante di a tecnulugia di separazione di gas non criogenica. Hè u risultatu di i sforzi longu di e persone per truvà un metudu di separazione di l'aria più simplice di u metudu criogenicu.
In l'anni 1970, u West German Essen Mining Company hà sviluppatu cun successu sieves moleculari di carbone, aprendu a strada per l'industrializazione di a pruduzzione di nitrogenu di separazione di l'aria PSA. In l'ultimi 30 anni, sta tecnulugia hà sviluppatu rapidamente è maturatu. Hè diventatu un forte cumpetitore di a separazione di l'aria criogenica in u campu di a produzzione di nitrogenu chjuca è mediu.
A pruduzzione di nitrogenu di adsorzione di pressione swing usa l'aria cum'è materia prima è u setamu molekulari di carbone cum'è adsorbente. Aduprà e caratteristiche di l'adsorzione selettiva di l'ossigenu è l'azotu di l'aria in l'aria, è usa u principiu di l'adsorzione di swing di pressione (adsorption di pressione, desorption di riduzzione di pressione è regenerazione di sieve molecular) per separà l'ossigenu è l'azotu à a temperatura di l'ambienti per pruduce nitrogenu.
In cunfrontu cù a pruduzzione di nitrogenu di separazione di l'aria criogenica, a pruduzzione di nitrogenu di adsorption swing di pressione hà vantaghji significativi: a separazione di adsorption hè realizata à a temperatura di l'ambienti, u prucessu hè simplice, l'equipaggiu hè compactu, l'impronta hè chjuca, hè faciule d'inizià è di piantà. principia rapidamente, a produzzione di gas hè rapida (in generale circa 30 minuti), u cunsumu d'energia hè chjucu, u costu di u funziunamentu hè bassu, u gradu d'automatizazione hè altu, l'operazione è u mantenimentu sò convenienti, l'installazione di skid hè cunvene, senza fundazione speciale. hè necessariu, a purità di nitrogenu di u produttu pò esse aghjustata in un certu intervallu, è a produzzione di nitrogenu hè ≤3000Nm3/h. Per quessa, a pruduzzione di azotu di azotu di adsorption swing di pressione hè particularmente adattata per u funziunamentu intermittenti.
In ogni casu, finu à avà, i contraparti domestici è stranieri ponu pruduce solu nitrogenu cù una purezza di 99,9% (ie, O2≤0,1%) usendu a tecnulugia di pruduzzione di nitrogenu PSA. Certi cumpagni ponu pruduce 99,99% di nitrogenu puru (O2≤0,01%). A purità più altu hè pussibule da a perspettiva di a tecnulugia di pruduzzione di nitrogenu PSA, ma u costu di produzzione hè troppu altu è l'utilizatori sò improbabile di accettà. Dunque, l'usu di a tecnulugia di pruduzzione di nitrogenu PSA per pruduce azotu d'alta purezza deve ancu aghjunghje un dispositivu di purificazione post-stage.
Metudu di purificazione di l'azotu (scala industriale)
(1) Metudu di deoxygenation di l'idrogenazione.
Sutta l'azzione di un catalizzatore, l'ossigenu residuale in u nitrogenu reagisce cù l'idrogenu aghjuntu per pruduce l'acqua, è a formula di reazione hè: 2H2 + O2 = 2H2O. Allora, l'acqua hè sguassata da un booster di compressore di nitrogenu d'alta pressione, è l'azotu d'alta purezza cù i seguenti cumpunenti principali hè ottenutu da post-seccatu: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7 × 10-6. U costu di pruduzzione di nitrogenu hè di circa 0,5 yuan / m3.
(2) U metudu di l'idrogenazione è a desossigenazione.
Stu metudu hè divisu in trè tappe: a prima tappa hè l'idrogenazione è a desossigenazione, a seconda tappa hè a deidrogenazione, è a terza tappa hè a rimozione di l'acqua. U nitrogenu d'alta purezza cù a cumpusizioni seguenti hè ottenuta: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. U costu di a pruduzzioni di nitrogenu hè di circa 0,6 yuan / m3.
(3) Metudu di deoxygenation di carbone.
Sutta l'azzione di u catalyseur supportatu di carbone (à una certa temperatura), l'ossigenu residuale in l'azotu ordinariu reagisce cù u carbone furnitu da u catalizzatore stessu per generà CO2. Formula di reazzione: C + O2 = CO2. Dopu à a tappa sussegwente di sguassà CO2 è H2O, u nitrogenu d'alta purità cù a cumpusizioni seguenti hè ottenuta: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. U costu di a pruduzzioni di nitrogenu hè di circa 0,6 yuan / m3.
Terzu: a separazione di a membrana è a pruduzzione di nitrogenu per a separazione di l'aria
A separazione di a membrana è a pruduzzione di nitrogenu per a separazione di l'aria hè ancu una nova branca di a tecnulugia di produzzione di nitrogenu non criogenicu. Hè un novu metudu di produzzione di nitrogenu chì hà sviluppatu rapidamente à l'esteru in l'anni 1980. Hè statu prumuvutu è appiicatu in Cina in l'ultimi anni.
A produzzione di nitrogenu di separazione di a membrana usa l'aria cum'è materia prima. Sutta una certa pressione, usa e diverse tassi di permeazione di l'ossigenu è u nitrogenu in a membrana di fibra cavu per separà l'ossigenu è l'azotu per pruduce nitrogenu. In cunfrontu cù i dui metudi di pruduzzione di nitrogenu sopra, hà e caratteristiche di una struttura di l'equipaggiu più simplice, un voluminu più chjucu, senza valvola di commutazione, un funziunamentu è un mantenimentu più simplice, una produzzione di gas più veloce (in 3 minuti), è una espansione di capacità più còmuda.
Tuttavia, e membrane di fibre cave anu esigenze più strette nantu à a pulizia di l'aria compressa. I membrani sò propensi à l'anziane è u fallimentu, è sò difficiuli di riparà. A nova membrana deve esse rimpiazzata.
A pruduzzione di nitrogenu di separazione di a membrana hè più adattata per l'utilizatori chjuchi è mediani cù esigenze di purità di nitrogenu di ≤98%, è hà u megliu rapportu funzione-prezzu in questu tempu; quandu a purità di azotu hè dumandatu à esse più altu di 98%, hè circa 30% più altu di u dispusitivu di pruduzzione di azotu adsorption swing pressure di a stessa specificazione. Dunque, quandu l'azotu d'alta purezza hè pruduciutu cumminendu a produzzione di azotu di separazione di a membrana è i dispusitivi di purificazione di l'azotu, a purità di l'azotu generale hè in generale di 98%, chì aumenterà u costu di produzzione è u costu di u funziunamentu di u dispusitivu di purificazione.
Tempu di post: Jul-24-2024
