Bil-progress tax-xjenza u t-teknoloġija u l-iżvilupp tal-ekonomija, l-ambitu tal-applikazzjoni tan-nitroġenu qed jespandi jum b'jum, u ppenetra f'ħafna setturi industrijali u ħajja ta 'kuljum.
In-nitroġenu huwa l-komponent ewlieni tal-arja, li jammonta għal madwar 78% tal-arja. Nitroġenu elementali N2 huwa gass bla kulur u bla riħa taħt kundizzjonijiet normali. Id-densità tal-gass taħt stat standard hija 1.25 g/L. Il-punt tat-tidwib huwa -210 ℃ u l-punt tat-togħlija huwa -196 ℃. Nitroġenu likwidu huwa refriġerant b'temperatura baxxa (-196 ℃).
Illum se nintroduċu diversi metodi ewlenin għall-produzzjoni tan-nitroġenu fid-dar u barra.
Hemm tliet metodi ġenerali ta 'produzzjoni ta' nitroġenu fuq skala industrijali: produzzjoni ta 'nitroġenu ta' separazzjoni ta 'arja krijoġenika, produzzjoni ta' nitroġenu ta 'adsorbiment ta' pressjoni swing, u produzzjoni ta 'nitroġenu ta' separazzjoni tal-membrana.
L-ewwel: Metodu tal-produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni tal-arja krijoġenika
Il-produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni tal-arja krijoġenika hija metodu tradizzjonali ta 'produzzjoni ta' nitroġenu bi storja ta 'kważi diversi għexieren ta' snin. Juża l-arja bħala materja prima, tikkompressa u tippurifikaha, u mbagħad tuża skambju tas-sħana biex tillikwifika l-arja f'arja likwida. L-arja likwida hija prinċipalment taħlita ta 'ossiġnu likwidu u nitroġenu likwidu. Il-punti tat-togħlija differenti ta 'ossiġnu likwidu u nitroġenu likwidu jintużaw biex jisseparawhom permezz tad-distillazzjoni ta' arja likwida biex jinkiseb nitroġenu.
Vantaġġi: produzzjoni kbira tal-gass u purità għolja tan-nitroġenu tal-prodott. Il-produzzjoni tan-nitroġenu krijoġeniku tista 'tipproduċi mhux biss nitroġenu iżda wkoll nitroġenu likwidu, li jissodisfa r-rekwiżiti tal-proċess ta' nitroġenu likwidu u jista 'jinħażen f'tankijiet tal-ħażna tan-nitroġenu likwidu. Meta jkun hemm tagħbija ta 'nitroġenu intermittenti jew tiswija minuri tat-tagħmir tas-separazzjoni tal-arja, in-nitroġenu likwidu fit-tank tal-ħażna jidħol fil-vaporizzatur u jissaħħan, u mbagħad jintbagħat lill-pipeline tan-nitroġenu tal-prodott biex jissodisfa d-domanda tan-nitroġenu tal-unità tal-proċess. Iċ-ċiklu operattiv tal-produzzjoni tan-nitroġenu krijoġeniku (b'referenza għall-intervall bejn żewġ tisħin kbar) huwa ġeneralment aktar minn sena, għalhekk il-produzzjoni tan-nitroġenu krijoġeniku ġeneralment ma titqiesx bħala standby.
Żvantaġġi: Il-produzzjoni tan-nitroġenu krijoġeniku tista 'tipproduċi nitroġenu b'purità ta' ≧99.999%, iżda l-purità tan-nitroġenu hija limitata minn tagħbija tan-nitroġenu, numru ta 'trejs, effiċjenza tat-trej u purità tal-ossiġnu fl-arja likwida, u l-firxa ta' aġġustament hija żgħira ħafna. Għalhekk, għal sett ta 'tagħmir ta' produzzjoni ta 'nitroġenu krijoġeniku, il-purità tal-prodott hija bażikament ċerta u inkonvenjenti biex taġġusta. Peress li l-metodu krijoġeniku jitwettaq f'temperaturi estremament baxxi, it-tagħmir għandu jkollu proċess tal-bidu tat-tkessiħ minn qabel qabel ma jitħaddem normali. Il-ħin tal-bidu, jiġifieri, il-ħin mill-bidu tal-espansjoni sal-ħin meta l-purità tan-nitroġenu tilħaq ir-rekwiżit, ġeneralment mhux inqas minn 12-il siegħa; qabel ma t-tagħmir jidħol fir-reviżjoni, għandu jkollu perjodu ta 'tisħin u ħin ta' tidwib, ġeneralment 24 siegħa. Għalhekk, it-tagħmir tal-produzzjoni tan-nitroġenu krijoġeniku m'għandux jinbeda u jitwaqqaf ta 'spiss, u huwa rakkomandabbli li jopera kontinwament għal żmien twil.
Barra minn hekk, il-proċess krijoġeniku huwa kumpless, jokkupa żona kbira, għandu spejjeż ta 'infrastruttura għolja, jeħtieġ forzi ta' manutenzjoni speċjali, għandu numru kbir ta 'operaturi, u jipproduċi gass bil-mod (18 sa 24 siegħa). Huwa adattat għal produzzjoni ta 'nitroġenu industrijali fuq skala kbira.
It-tieni: Metodu ta 'Produzzjoni tan-Nitroġenu ta' Adsorbiment ta 'Swing Swing (PSA).
It-teknoloġija tas-separazzjoni tal-gass Pressure Swing Adsorption (PSA) hija fergħa importanti tat-teknoloġija tas-separazzjoni tal-gass mhux krijoġeniċi. Huwa r-riżultat tal-isforzi fit-tul tan-nies biex isibu metodu ta 'separazzjoni tal-arja aktar sempliċi mill-metodu krijoġeniku.
Fis-snin sebgħin, il-Kumpanija tal-Minjieri tal-Ġermanja tal-Punent Essen żviluppat b'suċċess għarbiel molekulari tal-karbonju, li witta t-triq għall-industrijalizzazzjoni tal-produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni tal-arja PSA. Matul l-aħħar 30 sena, din it-teknoloġija żviluppat malajr u mmaturat. Sar kompetitur qawwi tas-separazzjoni tal-arja krijoġenika fil-qasam tal-produzzjoni tan-nitroġenu ta 'daqs żgħir u medju.
Il-produzzjoni tan-nitroġenu ta 'l-adsorbiment ta' swing tal-pressjoni tuża l-arja bħala materja prima u għarbiel molekulari tal-karbonju bħala adsorbent. Juża l-karatteristiċi ta ' l-assorbiment selettiv ta ' l-għarbiel molekulari tal-karbonju ta ' l-ossiġenu u nitroġenu fl-arja, u juża l-prinċipju ta ' l-adsorbiment swing pressjoni (assorbiment ta ' pressjoni, tnaqqis fil-pressjoni desorbiment u riġenerazzjoni molekulari għarbiel) biex jissepara l-ossiġnu u nitroġenu f'temperatura ambjentali biex jipproduċu nitroġenu.
Meta mqabbla mal-produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni ta 'l-arja krijoġenika, il-produzzjoni tan-nitroġenu ta' l-adsorbiment ta 'swing swing għandha vantaġġi sinifikanti: is-separazzjoni ta' l-adsorbiment titwettaq f'temperatura tal-kamra, il-proċess huwa sempliċi, it-tagħmir huwa kompatt, il-footprint huwa żgħir, huwa faċli li tibda u tieqaf, hija tibda malajr, il-produzzjoni tal-gass hija mgħaġġla (ġeneralment madwar 30 minuta), il-konsum tal-enerġija huwa żgħir, l-ispiża operattiva hija baxxa, il-grad ta 'awtomazzjoni huwa għoli, l-operazzjoni u l-manutenzjoni huma konvenjenti, l-installazzjoni ta' skid hija konvenjenti, l-ebda fondazzjoni speċjali hija meħtieġa, il-purità tan-nitroġenu tal-prodott tista 'tiġi aġġustata f'ċerta medda, u l-produzzjoni tan-nitroġenu hija ≤3000Nm3/h. Għalhekk, il-produzzjoni tan-nitroġenu tal-adsorbiment ta 'swing pressjoni hija partikolarment adattata għal tħaddim intermittenti.
Madankollu, s'issa, il-kontropartijiet domestiċi u barranin jistgħu jipproduċu biss nitroġenu b'purità ta '99.9% (jiġifieri, O2≤0.1%) bl-użu tat-teknoloġija tal-produzzjoni tan-nitroġenu PSA. Xi kumpaniji jistgħu jipproduċu 99.99% nitroġenu pur (O2≤0.01%). Purità ogħla hija possibbli mill-perspettiva tat-teknoloġija tal-produzzjoni tan-nitroġenu PSA, iżda l-ispiża tal-produzzjoni hija għolja wisq u l-utenti mhux probabbli li jaċċettawha. Għalhekk, l-użu tat-teknoloġija tal-produzzjoni tan-nitroġenu PSA biex jipproduċi nitroġenu ta 'purità għolja għandu jżid ukoll apparat ta' purifikazzjoni ta 'wara l-istadju.
Metodu ta 'purifikazzjoni tan-nitroġenu (skala industrijali)
(1) Metodu ta 'deossiġenazzjoni ta' idroġenazzjoni.
Taħt l-azzjoni ta 'katalizzatur, l-ossiġnu residwu fin-nitroġenu jirreaġixxi ma' l-idroġenu miżjud biex jipproduċi ilma, u l-formula ta 'reazzjoni hija: 2H2 + O2 = 2H2O. Imbagħad, l-ilma jitneħħa permezz ta 'booster tal-kompressur tan-nitroġenu bi pressjoni għolja, u n-nitroġenu ta' purità għolja bil-komponenti ewlenin li ġejjin jinkiseb permezz tat-tnixxif ta 'wara: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10.7 × 10-6. L-ispiża tal-produzzjoni tan-nitroġenu hija ta 'madwar 0.5 wan/m3.
(2) Metodu ta 'idroġenazzjoni u deossiġenazzjoni.
Dan il-metodu huwa maqsum fi tliet stadji: l-ewwel stadju huwa idroġenazzjoni u deossiġenazzjoni, it-tieni stadju huwa deidroġenazzjoni, u t-tielet stadju huwa t-tneħħija tal-ilma. Inkiseb nitroġenu ta 'purità għolja bil-kompożizzjoni li ġejja: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6. L-ispiża tal-produzzjoni tan-nitroġenu hija ta 'madwar 0.6 wan/m3.
(3) Metodu ta 'deossiġenazzjoni tal-karbonju.
Taħt l-azzjoni ta 'katalist appoġġjat mill-karbonju (f'ċerta temperatura), l-ossiġnu residwu fin-nitroġenu ordinarju jirreaġixxi mal-karbonju pprovdut mill-katalizzatur innifsu biex jiġġenera CO2. Formula ta 'reazzjoni: C + O2 = CO2. Wara l-istadju sussegwenti tat-tneħħija tas-CO2 u H2O, jinkiseb nitroġenu ta 'purità għolja bil-kompożizzjoni li ġejja: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6. L-ispiża tal-produzzjoni tan-nitroġenu hija ta 'madwar 0.6 wan/m3.
It-tielet: Separazzjoni tal-membrana u produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni tal-arja
Is-separazzjoni tal-membrana u l-produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni tal-arja hija wkoll fergħa ġdida tat-teknoloġija tal-produzzjoni tan-nitroġenu mhux krijoġeniku. Huwa metodu ġdid ta 'produzzjoni ta' nitroġenu li żviluppa malajr barra mill-pajjiż fis-snin tmenin. Ġie promoss u applikat fiċ-Ċina f'dawn l-aħħar snin.
Il-produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni tal-membrana tuża l-arja bħala materja prima. Taħt ċertu pressjoni, juża r-rati ta 'permeazzjoni differenti ta' ossiġnu u nitroġenu fil-membrana tal-fibra vojta biex jissepara l-ossiġnu u n-nitroġenu biex jipproduċi nitroġenu. Meta mqabbel maż-żewġ metodi ta 'produzzjoni tan-nitroġenu ta' hawn fuq, għandu l-karatteristiċi ta 'struttura ta' tagħmir aktar sempliċi, volum iżgħar, l-ebda valv ta 'swiċċjar, tħaddim u manutenzjoni aktar sempliċi, produzzjoni tal-gass aktar mgħaġġla (fi żmien 3 minuti), u espansjoni tal-kapaċità aktar konvenjenti.
Madankollu, il-membrani tal-fibra vojta għandhom rekwiżiti aktar stretti dwar l-indafa tal-arja kkompressata. Il-membrani huma suxxettibbli għat-tixjiħ u l-falliment, u huma diffiċli biex jissewwew. Jeħtieġ li membrani ġodda jiġu sostitwiti.
Il-produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni tal-membrana hija aktar adattata għal utenti żgħar u ta 'daqs medju b'rekwiżiti ta' purità tan-nitroġenu ta '≤98%, u għandha l-aħjar proporzjon funzjoni-prezz f'dan iż-żmien; meta l-purità tan-nitroġenu hija meħtieġa li tkun ogħla minn 98%, huwa madwar 30% ogħla mill-apparat tal-produzzjoni tan-nitroġenu adsorbiment swing pressjoni ta ' l-istess speċifikazzjoni. Għalhekk, meta nitroġenu ta 'purità għolja jiġi prodott billi tgħaqqad il-produzzjoni tan-nitroġenu tas-separazzjoni tal-membrana u apparat ta' purifikazzjoni tan-nitroġenu, il-purità tan-nitroġenu ġenerali hija ġeneralment 98%, li se żżid l-ispiża tal-produzzjoni u l-ispiża tal-operat tal-apparat ta 'purifikazzjoni.
Ħin tal-post: Lulju-24-2024
