空分制氮设备的选择

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1、万方数据第44卷第7期2008年7月氯碱工业Chlor—-AlkaliIndustryV01．44．No．7Jul．，2008【材料与设备】空分制氮设备的选择万长忠+，王菊花，金美玲，曹磊(平煤集团开封东大化工有限公司，河南开封475003)[关键词】空分制氮；工作原理；技术特点；基本参数比较[摘要】阐述了空分制氮的3种方法(深冷分离方法、变压吸附分离技术、膜分离技术)及其各自特点，通过数据对比得出结论。【中图分类号]TQll4．15【文献标志码]B[文章编号】1008—133X(2008)07-0040一02Selectionofnitrogenproductionde、，icesbya

2、irSeparationWANChang-zhong，WANGJu—hua，JINMei—ling，CAOLei(KaifengDongdaCompanyofPingdingshanCoal(Group)Co．，Ltd．，Kaifeng475003，China)●Keywords：nitrogenproductionbyairseparation；workprinciple；technolo舀calcharacteristicsAbstract：Thethreemethodsofnitrogenproductionbyairseparationarerelatedincludingcryo

3、genicseparationprocess，pressureswingadsorptionseparationtechnologyandmembraneseparationtechnology，酗wellastheircharacteristics．Theresultsareobtainedbytheeomparisionofdata．电解开停车过程中氮气保护是系统安全生产的重要保证，国内氯碱企业曾发生多次膜撕裂事故，主要原因就是氮气保护做得不够，致使氢气与氧气或氯气混合发生爆炸。过去平煤集团开封东大化工有限公司生产规模小，电解开停车时用氮气瓶充氮，操作不方便。随着生产规模的不断扩大，公

4、司新上一套制氮装置，以满足生产的需要。1空气分离制取氮气的主要方法气体行业是朝阳产业，有着非常广阔的前景。作为现代工业重要的基础原料，气体产品广泛应用于钢铁、冶金、化工、航天、电子、汽车、环保、医疗、食品、饮料等领域，被誉为现代工业的血液。气体的应用技术在发达国家已经达到相当高的水平，但在我国还处于起步阶段。空分制氮、制氧所用原料来自大气，取之不尽，用之不竭。目前，常用的制取氮气的方法主要有低温分离法和非低温分离法。低温分离技术即深冷分离法，非低温分离技术包括变压吸附法和膜分离法。1．1深冷分离方法，深冷分离方法是利用深度冷冻原理液化空气，根据氮气、氧气及其他组分的沸点不同，在精馏塔进行精

5、馏获得氮气和氧气等产品。原料空气经空气过滤器吸人，去除其中的尘埃及机械杂质后进人空压机，压缩后进入后冷却器，再进预冷系统，之后经水分离器入纯化器，在此除去空气中的水分、二氧化碳和碳氢化合物等杂质。净化后的空气除少部分作为气体轴承透平膨胀机和轴承气，其余进入分馏塔进行精馏。在上塔下部得到氧气体积分数为99．5％的纯氧气，经主换热器复热后送出分馏塔；在上塔顶部得到99．99％的纯氮气，经液氮、液空过冷器、主换热器复热后出分馏塔；从上塔上部排出的污氮经主换热器复热后出分馏塔作为分子筛纯化器的再生气，纯化器中分子筛再生后放空。整套装置结构复杂，占地面积大。随着自动化技术的不断提高，深冷分离装置配置

6、DCS控制系统，在操作上也趋于简单化。·【作者简介】万长忠(1972一)，男，助理工程师，1993年毕业于河南省化工学校化工机械专业，从事制冷工作11年，现在平煤集团开封东大化工有限公司技术中心从事设备管理工作。[收稿日期】2007—07—3140万方数据第7期万长忠等：空分制氮设备的选择深冷分离方法工作过程为：空气压缩机一冷却器—一高效除油器—_缓冲储气罐—-÷预冷机组—_+纯化器—一气体膨胀机—-+分馏塔—一氮气储气罐叫用户。1．2变压吸附分离技术变压吸附分离技术最广泛的应用是工业气体的分离提纯。在分离过程中，气体组分在升压时吸附，降压时解吸，不同组分由于其吸附和解吸特性不同，在压力周

7、期性的变化过程中实现分离，这一过程称为变压吸附分离过程(简称VSA)。由于氧、氮在碳分子筛上的扩散速率差异较大，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集，生成高浓度的氮气i变压吸附分离过程一般在中等压力(低于6．0MPa)下进行，具有操作简单、自动化程度高、设备不需要特殊材料等优点。原料气中的杂质组分(如H：0、NH，、硫化物等)同时除去，预处理和分离过程同时进行，省去了繁琐的预处理装置，流程简单，操作费用低。但是，若