Tobulėjant mokslui ir technologijoms bei plėtojant ekonomiką, azoto panaudojimo sritis kasdien plečiasi ir prasiskverbė į daugelį pramonės sektorių bei kasdienį gyvenimą.
Azoto gamybos gamintojai – Kinijos azoto gamybos gamykla ir tiekėjai (xinfatools.com)
Azotas yra pagrindinis oro komponentas, kuris sudaro apie 78% oro. Elementinis azotas N2 yra bespalvės ir bekvapės dujos normaliomis sąlygomis. Dujų tankis standartinėje būsenoje yra 1,25 g/l. Lydymosi temperatūra yra -210 ℃, o virimo temperatūra -196 ℃. Skystas azotas yra žemos temperatūros šaltnešis (-196 ℃).
Šiandien pristatysime keletą pagrindinių azoto gamybos būdų namuose ir užsienyje.
Yra trys bendrieji pramoninio masto azoto gamybos būdai: azoto gamyba kriogeniniu oro atskyrimu, azoto gamyba su slėgio svyravimu adsorbcija ir membraninio atskyrimo azoto gamyba.
Pirma: kriogeninio oro atskyrimo azoto gamybos metodas
Kriogeninio oro atskyrimo azoto gamyba yra tradicinis azoto gamybos būdas, kurio istorija trunka beveik kelis dešimtmečius. Jis naudoja orą kaip žaliavą, jį suspaudžia ir išvalo, o tada naudoja šilumos mainus, kad suskystintų orą į skystą orą. Skystas oras daugiausia yra skysto deguonies ir skysto azoto mišinys. Skirtingos skysto deguonies ir skysto azoto virimo temperatūros yra naudojamos atskirti juos distiliuojant skystą orą ir gauti azotą.
Privalumai: didelė dujų gamyba ir didelis produkto azoto grynumas. Gaminant kriogeninį azotą galima gauti ne tik azotą, bet ir skystąjį azotą, kuris atitinka skysto azoto proceso reikalavimus ir gali būti laikomas skysto azoto rezervuaruose. Kai yra pertraukiama azoto apkrova arba nedidelis oro atskyrimo įrangos remontas, skystas azotas talpykloje patenka į garintuvą ir pašildomas, o po to siunčiamas į produkto azoto vamzdyną, kad būtų patenkintas proceso bloko azoto poreikis. Kriogeninio azoto gamybos ciklas (atsižvelgiant į intervalą tarp dviejų didelių kaitinimų) paprastai yra ilgesnis nei 1 metai, todėl kriogeninio azoto gamyba paprastai nelaikoma budėjimo režimu.
Trūkumai: Gaminant kriogeninį azotą, galima gauti ≧99,999% grynumo azotą, tačiau azoto grynumą riboja azoto kiekis, padėklų skaičius, padėklo efektyvumas ir deguonies grynumas skystame ore, o reguliavimo diapazonas yra labai mažas. Todėl kriogeninio azoto gamybos įrangos rinkinio produkto grynumas iš esmės yra tikras ir jį nepatogu reguliuoti. Kadangi kriogeninis metodas atliekamas esant itin žemai temperatūrai, prieš pradedant normaliai eksploatuoti įrangą turi būti atliktas išankstinis aušinimo paleidimo procesas. Įjungimo laikas, ty laikas nuo plėtiklio pradžios iki to laiko, kai azoto grynumas pasiekia reikalingą, paprastai yra ne trumpesnis kaip 12 valandų; Prieš pradedant kapitalinį remontą, įranga turi būti pašildyta ir atšildyta, paprastai 24 valandas. Todėl kriogeninio azoto gamybos įranga neturėtų būti dažnai paleidžiama ir stabdoma, o patartina veikti nepertraukiamai ilgą laiką.
Be to, kriogeninis procesas yra sudėtingas, užima didelį plotą, turi didelių infrastruktūros sąnaudų, reikalauja specialių techninės priežiūros pajėgų, turi daug operatorių, dujas gamina lėtai (18–24 val.). Jis tinka didelio masto pramoninei azoto gamybai.
Antra: Slėgio svyravimo adsorbcijos (PSA) azoto gamybos metodas
Slėgio svyravimo adsorbcijos (PSA) dujų atskyrimo technologija yra svarbi ne kriogeninio dujų atskyrimo technologijos šaka. Tai – ilgalaikių žmonių pastangų rasti paprastesnį nei kriogeninis oro atskyrimo metodą rezultatas.
Aštuntajame dešimtmetyje Vakarų Vokietijos Eseno kalnakasybos įmonė sėkmingai sukūrė anglies molekulinius sietus, atvėrusi kelią PSA oro atskyrimo azoto gamybos industrializacijai. Per pastaruosius 30 metų ši technologija sparčiai vystėsi ir subrendo. Ji tapo stipriu kriogeninio oro atskyrimo konkurentu mažo ir vidutinio azoto gamybos srityje.
Slėgio svyravimo adsorbcijos azoto gamybai naudojamas oras kaip žaliava ir anglies molekulinis sietas kaip adsorbentas. Jame naudojamos anglies molekulinio sieto selektyvios deguonies ir azoto adsorbcijos ore charakteristikos ir naudojamas slėgio svyravimo adsorbcijos principas (slėgio adsorbcija, slėgio mažinimo desorbcija ir molekulinio sieto regeneracija), kad atskirtų deguonį ir azotą kambario temperatūroje, kad susidarytų azotas.
Palyginti su kriogeninio oro atskyrimo azoto gamyba, slėgio svyravimo adsorbcijos azoto gamyba turi didelių pranašumų: adsorbcinis atskyrimas atliekamas kambario temperatūroje, procesas paprastas, įranga kompaktiška, nedidelis plotas, lengva paleisti ir sustabdyti. prasideda greitai, dujų gamyba greita (paprastai apie 30 min.), energijos sąnaudos nedidelės, eksploatacijos sąnaudos mažos, automatizavimo laipsnis aukštas, eksploatacija ir priežiūra patogu, slydimo montavimas patogus, nėra specialaus pagrindo reikalingas, produkto azoto grynumas gali būti reguliuojamas tam tikrame diapazone, o azoto gamyba yra ≤3000Nm3/h. Todėl slėgio svyravimo adsorbcijos azoto gamyba yra ypač tinkama su pertrūkiais.
Tačiau iki šiol vietiniai ir užsienio partneriai gali gaminti tik 99,9 % grynumo (ty O2≤0,1 %) azotą, naudodami PSA azoto gamybos technologiją. Kai kurios įmonės gali pagaminti 99,99% gryno azoto (O2≤0,01%). PSA azoto gamybos technologijos požiūriu įmanomas didesnis grynumas, tačiau gamybos sąnaudos yra per didelės ir vartotojai vargu ar su tuo sutiks. Todėl naudojant PSA azoto gamybos technologiją didelio grynumo azotui gaminti, taip pat turi būti pridėtas poetinio valymo įrenginys.
Azoto valymo metodas (pramoniniu mastu)
(1) Hidrinimo deoksigenacijos metodas.
Veikiant katalizatoriui, likutinis deguonis azote reaguoja su pridėtu vandeniliu ir susidaro vanduo, o reakcijos formulė yra tokia: 2H2 + O2 = 2H2O. Tada vanduo pašalinamas aukšto slėgio azoto kompresoriaus stiprintuvu, o didelio grynumo azotas su šiais pagrindiniais komponentais gaunamas po džiovinimo: N2≥99,999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7×10-6. Azoto gamybos kaina yra apie 0,5 juanio/m3.
(2) Hidrinimo ir deguonies pašalinimo metodas.
Šis metodas yra padalintas į tris etapus: pirmasis etapas yra hidrinimas ir deguonies pašalinimas, antrasis - dehidrogenavimas, trečiasis - vandens pašalinimas. Gaunamas labai grynas azotas, kurio sudėtis yra tokia: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Azoto gamybos kaina yra apie 0,6 juanio/m3.
(3) Anglies deoksigenacijos metodas.
Veikiant anglies pagrindo katalizatoriui (tam tikroje temperatūroje), likutinis deguonis įprastame azote reaguoja su paties katalizatoriaus tiekiama anglimi, kad susidarytų CO2. Reakcijos formulė: C + O2 = CO2. Po tolesnio CO2 ir H2O pašalinimo etapo gaunamas didelio grynumo azotas, kurio sudėtis yra tokia: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Azoto gamybos kaina yra apie 0,6 juanio/m3.
Trečia: membranos atskyrimas ir oro atskyrimas azoto gamyba
Membraninio atskyrimo ir oro atskyrimo azoto gamyba taip pat yra nauja nekriogeninio azoto gamybos technologijos šaka. Tai naujas azoto gamybos būdas, sparčiai plėtojamas užsienyje devintajame dešimtmetyje. Pastaraisiais metais jis buvo reklamuojamas ir taikomas Kinijoje.
Membraninio atskyrimo azoto gamybai kaip žaliava naudojamas oras. Esant tam tikram slėgiui, jis naudoja skirtingą deguonies ir azoto prasiskverbimo greitį tuščiavidurio pluošto membranoje, kad atskirtų deguonį ir azotą, kad gautų azotą. Palyginti su pirmiau minėtais dviem azoto gamybos būdais, jam būdingos paprastesnės įrangos struktūros, mažesnio tūrio, be perjungimo vožtuvo, paprastesnio veikimo ir priežiūros, greitesnio dujų gamybos (per 3 minutes) ir patogesnio pajėgumo išplėtimo.
Tačiau tuščiavidurio pluošto membranoms taikomi griežtesni suslėgto oro švaros reikalavimai. Membranos yra linkusios senti ir sugesti, jas sunku pataisyti. Reikia pakeisti naujas membranas.
Membraninio atskyrimo azoto gamyba labiau tinka mažiems ir vidutiniams vartotojams, kurių azoto grynumo reikalavimai yra ≤98%, ir šiuo metu yra geriausias funkcijos ir kainos santykis; kai reikalaujama, kad azoto grynumas būtų didesnis nei 98%, jis yra maždaug 30% didesnis nei tos pačios specifikacijos slėgio svyravimo adsorbcijos azoto gamybos įrenginys. Todėl, kai didelio grynumo azotas gaminamas derinant membraninio atskyrimo azoto gamybos ir azoto valymo įrenginius, bendrojo azoto grynumas paprastai yra 98%, o tai padidins valymo įrenginio gamybos sąnaudas ir eksploatavimo išlaidas.
Paskelbimo laikas: 2024-07-24
