A produción de nitróxeno por separación de aire crioxénico é un método tradicional de produción de nitróxeno cunha historia de varias décadas. Utiliza o aire como materia prima, comprime e depurao, e despois utiliza o intercambio de calor para licuar o aire en aire líquido. O aire líquido é principalmente unha mestura de osíxeno líquido e nitróxeno líquido. Usando os diferentes puntos de ebulición do osíxeno líquido e do nitróxeno líquido, obtense nitróxeno separándoos mediante a destilación do aire líquido.
Fluxo típico do proceso
Todo o proceso consiste na compresión e purificación do aire, a separación do aire e a vaporización de nitróxeno líquido.
1. Compresión e purificación do aire
Despois de que o aire se limpa de po e impurezas mecánicas polo filtro de aire, entra no compresor de aire, comprímese ata a presión necesaria e, a continuación, envíase ao arrefriador de aire para reducir a temperatura do aire. Despois entra no purificador de secado de aire para eliminar a humidade, o dióxido de carbono, o acetileno e outros hidrocarburos do aire.
2. Separación do aire
O aire purificado entra no intercambiador de calor principal da torre de separación de aire, arrefríase ata a temperatura de saturación polo gas de refluxo (nitróxeno do produto, gas residual) e envíase ao fondo da torre de destilación. O nitróxeno obtense na parte superior da torre, e o aire líquido é estrangulado e enviado. Entra no evaporador de condensación para evaporarse e, ao mesmo tempo, condénsase parte do nitróxeno enviado desde a torre de rectificación. Parte do nitróxeno líquido condensado úsase como líquido de refluxo da torre de rectificación e a outra parte úsase como produto de nitróxeno líquido e sae da torre de separación de aire.
O gas de escape do evaporador de condensación quentase ata uns 130 K polo intercambiador de calor principal e entra no expansor para a súa expansión e refrixeración para proporcionar capacidade de refrixeración para a torre de separación de aire. Parte do gas expandido utilízase para a rexeneración e arrefriamento da peneira molecular, e despois descárgase a través do silenciador. atmosfera.
3. Vaporización de nitróxeno líquido
O nitróxeno líquido da torre de separación de aire almacénase no tanque de almacenamento de nitróxeno líquido. Cando se inspecciona o equipo de separación de aire, o nitróxeno líquido do tanque de almacenamento entra no vaporizador e quéntase antes de ser enviado á canalización de nitróxeno do produto.
A produción de nitróxeno crioxénico pode producir nitróxeno cunha pureza ≧99,999%.
pureza
A produción de nitróxeno crioxénico pode producir nitróxeno cunha pureza ≧99,999%. A pureza do nitróxeno está limitada pola carga de nitróxeno, o número de bandexas, a eficiencia da bandexa e a pureza do osíxeno no aire líquido, etc., e o rango de axuste é pequeno.
Polo tanto, para un conxunto de equipos de produción de nitróxeno crioxénico, a pureza do produto é basicamente certa e é inconveniente de axustar.
Equipos principais incluídos no dispositivo xerador de nitróxeno crioxénico
1. Filtración de aire
Co fin de reducir o desgaste da superficie móbil mecánica dentro do compresor de aire e garantir a calidade do aire, antes de que o aire entre no compresor de aire, primeiro debe pasar polo filtro de aire para eliminar o po e outras impurezas contidas nel. A entrada de aire dos compresores de aire utiliza principalmente filtros de eficiencia grosa ou filtros de eficiencia media.
2. Compresor de aire
Segundo o principio de funcionamento, os compresores de aire pódense dividir en dúas categorías: volumétricos e de velocidade. Os compresores de aire usan principalmente compresores de aire de pistón alternativo, compresores de aire centrífugos e compresores de aire de parafuso.
3. Refrixerador de aire
Utilízase para reducir a temperatura do aire comprimido antes de entrar no purificador de secado de aire e na torre de separación de aire, evitar grandes flutuacións na temperatura que entra na torre e pode precipitar a maior parte da humidade no aire comprimido. Refrixeradores de auga de nitróxeno (compostos por torres de refrixeración de auga e torres de arrefriamento de aire: a torre de refrixeración de auga usa o gas residual da torre de separación de aire para arrefriar a auga circulante, e a torre de refrixeración de aire usa a auga circulante da torre de refrixeración de auga para arrefriar a auga). aire), enfriador de aire con freón.
4. Secador de aire e purificador
O aire comprimido aínda contén unha certa cantidade de humidade, dióxido de carbono, acetileno e outros hidrocarburos despois de pasar polo arrefriador de aire. A humidade conxelada e o dióxido de carbono depositados na torre de separación de aire bloquearán as canles, tubos e válvulas. O acetileno acumúlase no osíxeno líquido e hai risco de explosión. O po desgastará a maquinaria operativa. Co fin de garantir o funcionamento seguro a longo prazo da unidade de separación de aire, débese configurar un equipo de purificación especial para eliminar estas impurezas. Os métodos máis comúns de purificación do aire son a adsorción e a conxelación. O método de adsorción por criba molecular é amplamente utilizado en xeradores de nitróxeno pequenos e medianos en China.
5. Torre de separación de aire
A torre de separación de aire inclúe principalmente o intercambiador de calor principal, o licuador, a torre de destilación, o evaporador de condensación, etc. O intercambiador de calor principal, o evaporador de condensación e o licuador son intercambiadores de calor deformados por placas. É un novo tipo de intercambiador de calor de partición combinado cunha estrutura metálica totalmente de aluminio. A diferenza de temperatura media é moi pequena e a eficiencia do intercambio de calor é de 98-99%. A torre de destilación é un equipo de separación de aire. Os tipos de equipos de torre divídense segundo as partes internas. Unha torre de placas de criba cunha placa de criba chámase torre de placas de criba, unha torre de tapa de burbullas cunha placa de tapa de burbullas chámase torre de tapa de burbullas e unha torre embalada con embalaxe apilada chámase torre de placas de criba. A placa de criba ten unha estrutura sinxela, é fácil de fabricar e ten unha alta eficiencia da placa, polo que é amplamente utilizada nas torres de destilación de fraccionamento de aire. As torres embaladas utilízanse principalmente para torres de destilación cun diámetro inferior a 0,8 m e unha altura non superior a 7 m. Agora as torres de tapa de burbullas úsanse raramente debido á súa complexa estrutura e ás súas dificultades de fabricación.
6. Turboexpansor
É unha máquina de láminas rotativas utilizada polos xeradores de nitróxeno para xerar enerxía fría. É unha turbina de gas utilizada en condicións de baixa temperatura. Os turboexpansores divídense en tipo de fluxo axial, tipo de fluxo radial centrípeto e tipo de fluxo radial centrípeto segundo a dirección do fluxo do gas no impulsor; segundo o gas segue expandindo no impulsor, divídese en tipo de contraataque e tipo de impacto. A expansión continuada é de tipo contraataque. tipo, non segue a expandirse e pasa a ser de tipo impacto. Os expansores de turbina de impacto de fluxo axial radial dunha etapa son amplamente utilizados nos equipos de separación de aire. O xerador de nitróxeno de separación de aire crioxénico ten equipos complexos, unha gran área, altos custos de infraestrutura, alto investimento único en equipos, altos custos operativos, produción lenta de gas (de 12 a 24 horas), altos requisitos de instalación e ciclo longo. Tendo en conta os factores de equipamento, instalación e infraestrutura, a escala de investimento dos equipos PSA coas mesmas especificacións para equipos inferiores a 3500 Nm3/h é dun 20% a un 50% inferior á dos equipos de separación de aire crioxénico. O dispositivo xerador de nitróxeno crioxénico é axeitado para a produción industrial de nitróxeno a gran escala, pero a produción de nitróxeno a mediana e pequena escala non é económica.
Hora de publicación: 27-feb-2024
