Producția de azot prin separare criogenică a aerului este o metodă tradițională de producere a azotului cu o istorie de câteva decenii. Folosește aerul ca materie primă, îl comprimă și purifică, apoi folosește schimbul de căldură pentru a lichefia aerul în aer lichid. Aerul lichid este în principal un amestec de oxigen lichid și azot lichid. Folosind diferitele puncte de fierbere ale oxigenului lichid și azotului lichid, azotul se obține prin separarea lor prin distilarea aerului lichid.
Fluxul tipic al procesului
Întregul proces constă din compresia și purificarea aerului, separarea aerului și vaporizarea azotului lichid.
1. Compresia și purificarea aerului
După ce aerul este curățat de praf și impurități mecanice de către filtrul de aer, acesta intră în compresorul de aer, este comprimat la presiunea necesară și apoi trimis la răcitorul de aer pentru a reduce temperatura aerului. Apoi intră în purificatorul de uscare a aerului pentru a îndepărta umezeala, dioxidul de carbon, acetilena și alte hidrocarburi din aer.
2. Separarea aerului
Aerul purificat intră în schimbătorul de căldură principal din turnul de separare a aerului, este răcit la temperatura de saturație de către gazul de reflux (azot produs, gaz rezidual) și este trimis în partea de jos a turnului de distilare. Azotul este obținut în partea de sus a turnului, iar aerul lichid este reglat și trimis. Intră în evaporatorul de condensare pentru a se evapora și, în același timp, o parte din azotul trimis din turnul de rectificare este condensat. O parte din azotul lichid condensat este folosită ca lichid de reflux al turnului de rectificare, iar cealaltă parte este utilizată ca produs de azot lichid și părăsește turnul de separare a aerului.
Gazele de evacuare din evaporatorul de condensare sunt reîncălzite la aproximativ 130K de către schimbătorul de căldură principal și intră în expandor pentru expansiune și refrigerare pentru a oferi capacitate de răcire pentru turnul de separare a aerului. O parte din gazul expandat este folosită pentru regenerarea și răcirea site-ului molecular și apoi este evacuată prin amortizor. atmosferă.
3. Vaporizarea azotului lichid
Azotul lichid din turnul de separare a aerului este stocat în rezervorul de stocare a azotului lichid. Când echipamentul de separare a aerului este inspectat, azotul lichid din rezervorul de stocare intră în vaporizator și este încălzit înainte de a fi trimis la conducta de azot de produs.
Producția de azot criogenic poate produce azot cu o puritate de ≧99,999%.
puritate
Producția de azot criogenic poate produce azot cu o puritate de ≧99,999%. Puritatea azotului este limitată de încărcătura de azot, numărul de tăvi, eficiența tăvii și puritatea oxigenului în aerul lichid etc., iar domeniul de reglare este mic.
Prin urmare, pentru un set de echipamente de producere a azotului criogenic, puritatea produsului este practic sigură și este incomod de ajustat.
Echipamentul principal inclus în dispozitivul generator de azot criogenic
1. Filtrarea aerului
Pentru a reduce uzura suprafeței mecanice mobile din interiorul compresorului de aer și pentru a asigura calitatea aerului, înainte ca aerul să intre în compresorul de aer, acesta trebuie mai întâi să treacă prin filtrul de aer pentru a îndepărta praful și alte impurități conținute în acesta. Admisia de aer a compresoarelor de aer folosește mai ales filtre cu eficiență grosieră sau filtre cu eficiență medie.
2. Compresor de aer
Conform principiului de funcționare, compresoarele de aer pot fi împărțite în două categorii: volumetrice și viteze. Compresoarele de aer folosesc în principal compresoare de aer cu piston alternativ, compresoare de aer centrifugale și compresoare de aer cu șurub.
3. Răcitor de aer
Este folosit pentru a reduce temperatura aerului comprimat înainte de a intra în purificatorul de uscare a aerului și în turnul de separare a aerului, pentru a evita fluctuațiile mari ale temperaturii care intră în turn și poate precipita cea mai mare parte a umidității din aerul comprimat. Răcitoare cu apă cu azot (compuse din turnuri de răcire cu apă și turnuri de răcire cu aer: turnul de răcire cu apă folosește gazul rezidual din turnul de separare a aerului pentru a răci apa care circulă, iar turnul de răcire cu aer folosește apa care circulă din turnul de răcire cu apă pentru a răci aer), răcitor de aer cu freon.
4. Uscător de aer și purificator
Aerul comprimat mai conține o anumită cantitate de umiditate, dioxid de carbon, acetilenă și alte hidrocarburi după ce trece prin răcitorul de aer. Umiditatea înghețată și dioxidul de carbon depus în turnul de separare a aerului vor bloca canalele, țevile și supapele. Acetilena se acumulează în oxigenul lichid și există riscul de explozie. Praful va uza mașinile de operare. Pentru a asigura funcționarea în siguranță pe termen lung a unității de separare a aerului, trebuie instalate echipamente speciale de purificare pentru a elimina aceste impurități. Cele mai comune metode de purificare a aerului sunt adsorbția și înghețarea. Metoda de adsorbție prin sită moleculară este utilizată pe scară largă în generatoarele de azot mici și mijlocii din China.
5. Turn de separare a aerului
Turnul de separare a aerului include în principal schimbătorul de căldură principal, lichefierul, turnul de distilare, evaporatorul de condensare etc. Schimbătorul de căldură principal, evaporatorul de condensare și lichefitorul sunt schimbătoare de căldură cu plăci deformate. Este un nou tip de schimbător de căldură combinat cu pereți despărțitori, cu o structură metalică din aluminiu. Diferența medie de temperatură este foarte mică, iar eficiența schimbului de căldură este de până la 98-99%. Turnul de distilare este un echipament de separare a aerului. Tipurile de echipamente turn sunt împărțite în funcție de părțile interne. Un turn de plăci de sită cu o placă de sită se numește turn de plăci de sită, un turn de capac de sită cu o placă de capac de bule se numește turn de capac de bule, iar un turn de împachetare cu ambalaj stivuit se numește turn de plăci de sită. Placa de sită are o structură simplă, este ușor de fabricat și are o eficiență ridicată a plăcii, deci este utilizată pe scară largă în turnurile de distilare cu fracționare a aerului. Turnurile ambalate sunt utilizate în principal pentru turnurile de distilare cu un diametru mai mic de 0,8 m și o înălțime de cel mult 7 m. Turnurile cu capac cu bule sunt acum rar folosite din cauza structurii lor complexe și a dificultăților de fabricație.
6. Turboexpansor
Este o mașină cu lamă rotativă folosită de generatoarele de azot pentru a genera energie rece. Este o turbină cu gaz folosită în condiții de temperatură scăzută. Turboexpanders sunt împărțite în tip de curgere axială, tip de curgere radială centripet și tip de flux radial centripet în funcție de direcția de curgere a gazului în rotor; în funcție de faptul dacă gazul continuă să se extindă în rotor, acesta este împărțit în tip de contraatac și tip de impact. Expansiunea continuă este de tip contraatac. tip, nu continuă să se extindă și devine tip impact. Expansoarele cu turbine de impact cu flux axial radial cu o singură etapă sunt utilizate pe scară largă în echipamentele de separare a aerului. Generatorul de azot cu separare a aerului criogenic are echipamente complexe, o suprafață mare, costuri mari de infrastructură, investiții unice mari în echipamente, costuri mari de operare, producție lentă de gaz (12 până la 24 de ore), cerințe ridicate de instalare și un ciclu lung. Luând în considerare echipamentele, instalațiile și factorii de infrastructură, scara investițională a echipamentelor PSA cu aceleași specificații pentru echipamente sub 3500 Nm3/h este cu 20% până la 50% mai mică decât cea a echipamentelor de separare a aerului criogenic. Dispozitivul generator de azot criogenic este potrivit pentru producția industrială de azot pe scară largă, dar producția de azot la scară medie și mică este neeconomică.
Ora postării: 27-feb-2024
