Bilim ve teknolojinin ilerlemesi ve ekonominin gelişmesiyle birlikte nitrojenin uygulama alanı her geçen gün genişleyerek birçok endüstriyel sektöre ve günlük hayata nüfuz etmiştir.
Azot Üretim Üreticileri - Çin Azot Üretim Fabrikası ve Tedarikçiler (xinfatools.com)
Azot havanın ana bileşenidir ve havanın yaklaşık %78'ini oluşturur. Elementel nitrojen N2 normal koşullar altında renksiz ve kokusuz bir gazdır. Standart durumdaki gaz yoğunluğu 1,25 g/L'dir. Erime noktası -210°C ve kaynama noktası -196°C'dir. Sıvı nitrojen, düşük sıcaklıkta (-196°C) bir soğutucudur.
Bugün yurtiçinde ve yurtdışında nitrojen üretimine yönelik birkaç ana yöntemi tanıtacağız.
Endüstriyel ölçekte üç genel nitrojen üretim yöntemi vardır: kriyojenik hava ayrıştırma nitrojen üretimi, basınç salınımlı adsorpsiyon nitrojen üretimi ve membran ayırma nitrojen üretimi.
Birincisi: Kriyojenik hava ayırma nitrojen üretim yöntemi
Kriyojenik hava ayırma nitrojen üretimi, neredeyse birkaç on yıllık geçmişi olan geleneksel bir nitrojen üretim yöntemidir. Hammadde olarak havayı kullanır, sıkıştırıp arındırır ve ardından havayı sıvı havaya dönüştürmek için ısı değişimini kullanır. Sıvı hava esas olarak sıvı oksijen ve sıvı nitrojenin karışımıdır. Sıvı oksijen ve sıvı nitrojenin farklı kaynama noktaları, nitrojen elde etmek için sıvı havanın damıtılması yoluyla bunları ayırmak için kullanılır.
Avantajları: Büyük gaz üretimi ve yüksek saflıkta ürün nitrojeni. Kriyojenik nitrojen üretimi sadece nitrojeni değil aynı zamanda sıvı nitrojenin proses gereksinimlerini karşılayan ve sıvı nitrojen depolama tanklarında depolanabilen sıvı nitrojeni de üretebilir. Aralıklı nitrojen yükü olduğunda veya hava ayırma ekipmanında küçük bir onarım olduğunda, depolama tankındaki sıvı nitrojen buharlaştırıcıya girer ve ısıtılır ve ardından proses ünitesinin nitrojen talebini karşılamak için ürün nitrojen boru hattına gönderilir. Kriyojenik nitrojen üretiminin çalışma döngüsü (iki büyük ısıtma arasındaki süreye atıfta bulunur) genellikle 1 yıldan fazladır, bu nedenle kriyojenik nitrojen üretimi genellikle yedek olarak kabul edilmez.
Dezavantajları: Kriyojenik nitrojen üretimi ≧%99,999 saflıkta nitrojen üretebilir, ancak nitrojenin saflığı nitrojen yükü, tepsi sayısı, tepsi verimliliği ve sıvı havadaki oksijen saflığı ile sınırlıdır ve ayar aralığı çok küçüktür. Bu nedenle, bir dizi kriyojenik nitrojen üretim ekipmanı için ürün saflığı temel olarak kesindir ve ayarlanması zahmetlidir. Kriyojenik yöntem son derece düşük sıcaklıklarda gerçekleştirildiğinden, ekipmanın normal işletime alınmadan önce bir ön soğutma başlatma işlemine tabi tutulması gerekir. Başlatma süresi, yani genişleticinin başlangıcından nitrojen saflığının gereksinime ulaştığı ana kadar geçen süre genellikle 12 saatten az değildir; Ekipman revizyona girmeden önce, genellikle 24 saatlik bir ısınma ve çözülme süresine sahip olmalıdır. Bu nedenle kriyojenik nitrojen üretim ekipmanlarının sık sık çalıştırılıp durdurulmaması, uzun süre sürekli çalıştırılması tavsiye edilir.
Ayrıca kriyojenik proses karmaşıktır, geniş alan kaplar, yüksek altyapı maliyetlerine sahiptir, özel bakım kuvvetleri gerektirir, çok sayıda operatöre sahiptir ve yavaş gaz üretir (18 ila 24 saat). Büyük ölçekli endüstriyel nitrojen üretimi için uygundur.
İkincisi: Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA) Azot Üretim Yöntemi
Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA) gaz ayırma teknolojisi, kriyojenik olmayan gaz ayırma teknolojisinin önemli bir dalıdır. İnsanların kriyojenik yöntemden daha basit bir hava ayırma yöntemi bulma konusundaki uzun vadeli çabalarının sonucudur.
1970'lerde Batı Alman Essen Madencilik Şirketi, karbon moleküler elekleri başarıyla geliştirerek PSA hava ayrıştırma nitrojen üretiminin sanayileşmesinin önünü açtı. Son 30 yılda bu teknoloji hızla gelişti ve olgunlaştı. Küçük ve orta ölçekli nitrojen üretimi alanında kriyojenik hava ayrıştırma konusunda güçlü bir rakip haline geldi.
Basınç salınımlı adsorpsiyon nitrojen üretiminde hammadde olarak hava ve adsorban olarak karbon moleküler elek kullanılır. Karbon moleküler eleğin havadaki oksijen ve nitrojenin seçici adsorpsiyonunun özelliklerini kullanır ve nitrojen üretmek için oda sıcaklığında oksijen ve nitrojeni ayırmak için basınç salınımlı adsorpsiyon (basınç adsorpsiyonu, basınç azaltma desorpsiyonu ve moleküler elek rejenerasyonu) prensibini kullanır.
Kriyojenik hava ayırma nitrojen üretimi ile karşılaştırıldığında, basınç salınımlı adsorpsiyon nitrojen üretiminin önemli avantajları vardır: adsorpsiyon ayırma oda sıcaklığında gerçekleştirilir, işlem basittir, ekipman kompakttır, kapladığı alan küçüktür, başlatılması ve durdurulması kolaydır, hızlı başlar, gaz üretimi hızlıdır (genellikle yaklaşık 30 dakika), enerji tüketimi azdır, işletme maliyeti düşüktür, otomasyon derecesi yüksektir, işletme ve bakım uygundur, kızak kurulumu uygundur, özel temel gerektirmez gerekliyse, ürünün nitrojen saflığı belirli bir aralıkta ayarlanabilir ve nitrojen üretimi ≤3000Nm3/saattir. Bu nedenle, basınç salınımlı adsorpsiyon nitrojen üretimi özellikle aralıklı çalışma için uygundur.
Ancak şimdiye kadar yerli ve yabancı emsalleri PSA nitrojen üretim teknolojisini kullanarak yalnızca %99,9 saflıkta (yani O2≤%0,1) nitrojen üretebiliyor. Bazı firmalar %99,99 saf nitrojen (O2≤%0,01) üretebilmektedir. PSA nitrojen üretim teknolojisi açısından daha yüksek saflık mümkündür, ancak üretim maliyeti çok yüksektir ve kullanıcıların bunu kabul etmesi pek mümkün değildir. Bu nedenle, yüksek saflıkta nitrojen üretmek için PSA nitrojen üretim teknolojisinin kullanımına, bir aşama sonrası saflaştırma cihazının da eklenmesi gerekir.
Azot saflaştırma yöntemi (endüstriyel ölçek)
(1) Hidrojenasyon deoksijenasyon yöntemi.
Bir katalizörün etkisi altında, nitrojendeki artık oksijen, eklenen hidrojen ile reaksiyona girerek su üretir ve reaksiyon formülü şu şekildedir: 2H2 + O2 = 2H2O. Daha sonra su, yüksek basınçlı bir nitrojen kompresörü güçlendirici ile uzaklaştırılır ve son kurutma ile aşağıdaki ana bileşenlere sahip yüksek saflıkta nitrojen elde edilir: N2≥99,999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7×10-6. Azot üretiminin maliyeti yaklaşık 0,5 yuan/m3'tür.
(2) Hidrojenasyon ve deoksijenasyon yöntemi.
Bu yöntem üç aşamaya ayrılmıştır: ilk aşama hidrojenasyon ve deoksijenasyon, ikinci aşama dehidrojenasyon ve üçüncü aşama suyun uzaklaştırılmasıdır. Aşağıdaki bileşime sahip yüksek saflıkta nitrojen elde edilir: N2 ≥ %99,999, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Azot üretiminin maliyeti yaklaşık 0,6 yuan/m3'tür.
(3) Karbon deoksijenasyon yöntemi.
Karbon destekli katalizörün etkisi altında (belirli bir sıcaklıkta), sıradan nitrojendeki artık oksijen, CO2 üretmek için katalizörün kendisi tarafından sağlanan karbonla reaksiyona girer. Reaksiyon formülü: C + O2 = CO2. Sonraki CO2 ve H2O uzaklaştırma aşamasından sonra, aşağıdaki bileşime sahip yüksek saflıkta nitrojen elde edilir: N2 ≥ %99,999, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Azot üretiminin maliyeti yaklaşık 0,6 yuan/m3'tür.
Üçüncüsü: Membran ayırma ve hava ayırma nitrojen üretimi
Membran ayırma ve hava ayırma nitrojen üretimi aynı zamanda kriyojenik olmayan nitrojen üretim teknolojisinin yeni bir dalıdır. 1980'li yıllarda yurt dışında hızla gelişen yeni bir azot üretim yöntemidir. Son yıllarda Çin'de tanıtılıp uygulanmaya başlandı.
Membran ayırma nitrojen üretiminde hammadde olarak hava kullanılır. Belirli bir basınç altında, nitrojen üretmek üzere oksijen ve nitrojeni ayırmak için içi boş fiber membrandaki farklı oksijen ve nitrojen nüfuz oranlarını kullanır. Yukarıdaki iki nitrojen üretim yöntemiyle karşılaştırıldığında, daha basit ekipman yapısı, daha küçük hacim, anahtarlama valfi olmaması, daha basit işletme ve bakım, daha hızlı gaz üretimi (3 dakika içinde) ve daha uygun kapasite genişletme özelliklerine sahiptir.
Ancak içi boş fiber membranların basınçlı havanın temizliği konusunda daha katı gereksinimleri vardır. Membranlar yaşlanmaya ve bozulmaya eğilimlidir ve onarılması zordur. Yeni membranların değiştirilmesi gerekiyor.
Membran ayırma nitrojen üretimi, nitrojen saflık gereksinimleri ≤%98 olan küçük ve orta ölçekli kullanıcılar için daha uygundur ve şu anda en iyi işlev-fiyat oranına sahiptir; Nitrojen saflığının %98'den daha yüksek olması gerektiğinde, aynı spesifikasyona sahip basınç salınımlı adsorpsiyon nitrojen üretim cihazından yaklaşık %30 daha yüksektir. Bu nedenle, membranlı ayırma nitrojen üretimi ve nitrojen saflaştırma cihazlarının birleştirilmesiyle yüksek saflıkta nitrojen üretildiğinde, genel nitrojenin saflığı genellikle %98'dir, bu da arıtma cihazının üretim maliyetini ve işletme maliyetini artıracaktır.
Gönderim zamanı: Temmuz-24-2024
