A produção criogênica de nitrogênio por separação de ar é um método tradicional de produção de nitrogênio com uma história de várias décadas. Ele usa o ar como matéria-prima, comprime-o e purifica-o e, em seguida, usa a troca de calor para liquefazer o ar em ar líquido. O ar líquido é principalmente uma mistura de oxigênio líquido e nitrogênio líquido. Utilizando os diferentes pontos de ebulição do oxigênio líquido e do nitrogênio líquido, o nitrogênio é obtido separando-os através da destilação do ar líquido.
Fluxo de processo típico
Todo o processo consiste em compressão e purificação de ar, separação de ar e vaporização de nitrogênio líquido.
1. Compressão e purificação de ar
Depois que o ar é limpo de poeira e impurezas mecânicas pelo filtro de ar, ele entra no compressor de ar, é comprimido até a pressão necessária e depois enviado ao refrigerador de ar para reduzir a temperatura do ar. Em seguida, entra no purificador de secagem do ar para remover umidade, dióxido de carbono, acetileno e outros hidrocarbonetos do ar.
2. Separação de ar
O ar purificado entra no trocador de calor principal na torre de separação de ar, é resfriado até a temperatura de saturação pelo gás de refluxo (nitrogênio produto, gás residual) e é enviado para o fundo da torre de destilação. O nitrogênio é obtido no topo da torre, e o ar líquido é estrangulado e enviado. Ele entra no evaporador de condensação para evaporar e, ao mesmo tempo, parte do nitrogênio enviado da torre de retificação é condensado. Parte do nitrogênio líquido condensado é usada como líquido de refluxo da torre de retificação, e a outra parte é usada como produto de nitrogênio líquido e sai da torre de separação de ar.
O gás de exaustão do evaporador de condensação é reaquecido a cerca de 130K pelo trocador de calor principal e entra no expansor para expansão e refrigeração para fornecer capacidade de resfriamento para a torre de separação de ar. Parte do gás expandido é utilizado para regeneração e resfriamento da peneira molecular, sendo então descarregado através do silenciador. atmosfera.
3. Vaporização de nitrogênio líquido
O nitrogênio líquido da torre de separação de ar é armazenado no tanque de armazenamento de nitrogênio líquido. Quando o equipamento de separação de ar é inspecionado, o nitrogênio líquido no tanque de armazenamento entra no vaporizador e é aquecido antes de ser enviado para a tubulação de nitrogênio do produto.
A produção de nitrogênio criogênico pode produzir nitrogênio com pureza de ≧99,999%.
pureza
A produção de nitrogênio criogênico pode produzir nitrogênio com pureza de ≧99,999%. A pureza do nitrogênio é limitada pela carga de nitrogênio, número de bandejas, eficiência da bandeja e pureza do oxigênio no ar líquido, etc., e a faixa de ajuste é pequena.
Portanto, para um conjunto de equipamentos de produção de nitrogênio criogênico, a pureza do produto é basicamente certa e é inconveniente para ajustar.
Principais equipamentos incluídos no dispositivo gerador de nitrogênio criogênico
1. Filtragem de ar
Para reduzir o desgaste da superfície móvel mecânica dentro do compressor de ar e garantir a qualidade do ar, antes de o ar entrar no compressor de ar, ele deve primeiro passar pelo filtro de ar para remover a poeira e outras impurezas nele contidas. A entrada de ar dos compressores de ar usa principalmente filtros de eficiência grossa ou filtros de eficiência média.
2. Compressor de ar
De acordo com o princípio de funcionamento, os compressores de ar podem ser divididos em duas categorias: volumétricos e de velocidade. Os compressores de ar usam principalmente compressores de ar de pistão alternativo, compressores de ar centrífugos e compressores de ar de parafuso.
3. Refrigerador de ar
É usado para reduzir a temperatura do ar comprimido antes de entrar no purificador de secagem de ar e na torre de separação de ar, evitar grandes flutuações na temperatura que entra na torre e pode precipitar a maior parte da umidade do ar comprimido. Resfriadores de água de nitrogênio (compostos por torres de resfriamento de água e torres de resfriamento de ar: a torre de resfriamento de água usa o gás residual da torre de separação de ar para resfriar a água circulante, e a torre de resfriamento de ar usa a água circulante da torre de resfriamento de água para resfriar o ar), refrigerador de ar Freon.
4. Secador e purificador de ar
O ar comprimido ainda contém uma certa quantidade de umidade, dióxido de carbono, acetileno e outros hidrocarbonetos após passar pelo refrigerador de ar. A umidade congelada e o dióxido de carbono depositados na torre de separação de ar bloquearão os canais, tubos e válvulas. O acetileno acumula-se no oxigénio líquido e existe risco de explosão. A poeira desgastará o maquinário em operação. A fim de garantir a operação segura a longo prazo da unidade de separação de ar, deve ser instalado equipamento de purificação especial para remover essas impurezas. Os métodos mais comuns de purificação do ar são adsorção e congelamento. O método de adsorção por peneira molecular é amplamente utilizado em geradores de nitrogênio de pequeno e médio porte na China.
5. Torre de separação de ar
A torre de separação de ar inclui principalmente trocador de calor principal, liquefeito, torre de destilação, evaporador de condensação, etc. O trocador de calor principal, evaporador de condensação e liquefeito são trocadores de calor de placas deformadas. É um novo tipo de trocador de calor de partição combinado com estrutura metálica toda em alumínio. A diferença média de temperatura é muito pequena e a eficiência da troca de calor chega a 98-99%. A torre de destilação é um equipamento de separação de ar. Os tipos de equipamentos de torre são divididos de acordo com as partes internas. Uma torre de placa de peneira com uma placa de peneira é chamada de torre de placa de peneira, uma torre de tampa de bolha com uma placa de tampa de bolha é chamada de torre de tampa de bolha e uma torre embalada com embalagem empilhada é chamada de torre de placa de peneira. A placa peneira possui estrutura simples, é fácil de fabricar e possui alta eficiência de placa, por isso é amplamente utilizada em torres de destilação por fracionamento de ar. As torres compactadas são usadas principalmente para torres de destilação com diâmetro inferior a 0,8m e altura não superior a 7m. Torres de tampa de bolha raramente são usadas devido à sua estrutura complexa e dificuldades de fabricação.
6. Turboexpansor
É uma máquina de lâmina rotativa usada por geradores de nitrogênio para gerar energia fria. É uma turbina a gás usada em condições de baixa temperatura. Os turboexpansores são divididos em tipo de fluxo axial, tipo de fluxo radial centrípeto e tipo de fluxo radial centrípeto de acordo com a direção do fluxo do gás no impulsor; dependendo se o gás continua a se expandir no impulsor, ele é dividido em tipo de contra-ataque e tipo de impacto. A expansão contínua é do tipo contra-ataque. tipo, ele não continua a se expandir e se torna um tipo de impacto. Os expansores de turbina de impacto de fluxo axial radial de estágio único são amplamente utilizados em equipamentos de separação de ar. O gerador criogênico de nitrogênio com separação de ar possui equipamentos complexos, uma grande área, altos custos de infraestrutura, alto investimento único em equipamentos, altos custos operacionais, produção lenta de gás (12 a 24 horas), altos requisitos de instalação e um longo ciclo. Tendo em conta factores de equipamento, instalação e infra-estrutura, a escala de investimento de equipamentos PSA com as mesmas especificações para equipamentos abaixo de 3500Nm3/h é 20% a 50% inferior à de equipamentos criogénicos de separação de ar. O dispositivo gerador de nitrogênio criogênico é adequado para a produção industrial de nitrogênio em grande escala, mas a produção de nitrogênio em média e pequena escala não é econômica.
Horário da postagem: 27 de fevereiro de 2024
