Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta perkembangan perekonomian, cakupan penerapan nitrogen semakin hari semakin meluas, dan telah merambah ke banyak sektor industri dan kehidupan sehari-hari.
Produsen Produksi Nitrogen - Pabrik & Pemasok Produksi Nitrogen Cina (xinfatools.com)
Nitrogen adalah komponen utama udara, menyumbang sekitar 78% udara. Unsur nitrogen N2 adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau dalam kondisi normal. Kepadatan gas dalam keadaan standar adalah 1,25 g/L. Titik lelehnya -210℃ dan titik didihnya -196℃. Nitrogen cair adalah zat pendingin bersuhu rendah (-196℃).
Hari ini kami akan memperkenalkan beberapa metode utama untuk memproduksi nitrogen di dalam dan luar negeri.
Ada tiga metode umum produksi nitrogen skala industri: produksi nitrogen pemisahan udara kriogenik, produksi nitrogen adsorpsi ayunan tekanan, dan produksi nitrogen pemisahan membran.
Pertama: Metode produksi nitrogen pemisahan udara kriogenik
Produksi nitrogen pemisahan udara kriogenik adalah metode produksi nitrogen tradisional dengan sejarah hampir beberapa dekade. Ia menggunakan udara sebagai bahan baku, mengompres dan memurnikannya, dan kemudian menggunakan pertukaran panas untuk mencairkan udara menjadi udara cair. Udara cair pada dasarnya merupakan campuran oksigen cair dan nitrogen cair. Perbedaan titik didih oksigen cair dan nitrogen cair digunakan untuk memisahkannya melalui distilasi udara cair untuk memperoleh nitrogen.
Keuntungan: produksi gas yang besar dan kemurnian nitrogen produk yang tinggi. Produksi nitrogen kriogenik tidak hanya menghasilkan nitrogen tetapi juga nitrogen cair, yang memenuhi persyaratan proses nitrogen cair dan dapat disimpan dalam tangki penyimpanan nitrogen cair. Ketika ada beban nitrogen yang terputus-putus atau perbaikan kecil pada peralatan pemisahan udara, nitrogen cair di tangki penyimpanan memasuki alat penguap dan dipanaskan, lalu dikirim ke pipa nitrogen produk untuk memenuhi kebutuhan nitrogen dari unit proses. Siklus operasi produksi nitrogen kriogenik (mengacu pada interval antara dua pemanasan besar) umumnya lebih dari 1 tahun, sehingga produksi nitrogen kriogenik umumnya tidak dianggap sebagai produksi siaga.
Kekurangan: Produksi nitrogen kriogenik dapat menghasilkan nitrogen dengan kemurnian ≧99,999%, tetapi kemurnian nitrogen dibatasi oleh beban nitrogen, jumlah baki, efisiensi baki, dan kemurnian oksigen di udara cair, dan rentang penyesuaiannya sangat kecil. Oleh karena itu, untuk satu set peralatan produksi nitrogen kriogenik, kemurnian produk pada dasarnya pasti dan tidak nyaman untuk disesuaikan. Karena metode kriogenik dilakukan pada suhu yang sangat rendah, peralatan harus menjalani proses permulaan pendinginan sebelum dapat dioperasikan secara normal. Waktu penyalaan, yaitu waktu dari permulaan ekspander hingga kemurnian nitrogen mencapai persyaratan, umumnya tidak kurang dari 12 jam; sebelum peralatan memasuki perombakan, harus ada periode waktu pemanasan dan pencairan, umumnya 24 jam. Oleh karena itu, peralatan produksi nitrogen kriogenik tidak boleh sering dihidupkan dan dihentikan, dan disarankan untuk beroperasi terus menerus dalam waktu yang lama.
Selain itu, proses kriogeniknya rumit, menempati area yang luas, memerlukan biaya infrastruktur yang tinggi, memerlukan tenaga pemeliharaan khusus, memiliki jumlah operator yang banyak, dan menghasilkan gas secara lambat (18 hingga 24 jam). Sangat cocok untuk produksi nitrogen industri skala besar.
Kedua: Metode Produksi Nitrogen Pressure Swing Adsorpsi (PSA).
Teknologi pemisahan gas Pressure Swing Adsorpsi (PSA) adalah cabang penting dari teknologi pemisahan gas non-kriogenik. Ini adalah hasil dari upaya jangka panjang masyarakat untuk menemukan metode pemisahan udara yang lebih sederhana daripada metode kriogenik.
Pada tahun 1970-an, Perusahaan Pertambangan Essen Jerman Barat berhasil mengembangkan saringan molekuler karbon, membuka jalan bagi industrialisasi produksi nitrogen pemisahan udara PSA. Selama 30 tahun terakhir, teknologi ini telah berkembang pesat dan matang. Ini telah menjadi pesaing kuat pemisahan udara kriogenik di bidang produksi nitrogen skala kecil dan menengah.
Produksi nitrogen adsorpsi ayunan tekanan menggunakan udara sebagai bahan baku dan saringan molekul karbon sebagai adsorben. Ia menggunakan karakteristik adsorpsi selektif saringan molekul karbon terhadap oksigen dan nitrogen di udara, dan menggunakan prinsip adsorpsi ayunan tekanan (adsorpsi tekanan, desorpsi pengurangan tekanan, dan regenerasi saringan molekuler) untuk memisahkan oksigen dan nitrogen pada suhu kamar untuk menghasilkan nitrogen.
Dibandingkan dengan produksi nitrogen pemisahan udara kriogenik, produksi nitrogen adsorpsi ayunan tekanan memiliki keuntungan yang signifikan: pemisahan adsorpsi dilakukan pada suhu kamar, prosesnya sederhana, peralatannya kompak, tapaknya kecil, mudah untuk memulai dan menghentikan, itu dimulai dengan cepat, produksi gas cepat (umumnya sekitar 30 menit), konsumsi energi kecil, biaya pengoperasian rendah, tingkat otomatisasi tinggi, pengoperasian dan pemeliharaan mudah, pemasangan selip nyaman, tidak ada landasan khusus diperlukan, kemurnian nitrogen produk dapat disesuaikan dalam kisaran tertentu, dan produksi nitrogen adalah ≤3000Nm3/jam. Oleh karena itu, produksi nitrogen adsorpsi ayunan tekanan sangat cocok untuk operasi intermiten.
Namun, sejauh ini, rekanan dalam dan luar negeri hanya dapat memproduksi nitrogen dengan kemurnian 99,9% (yaitu O2≤0,1%) menggunakan teknologi produksi nitrogen PSA. Beberapa perusahaan dapat memproduksi 99,99% nitrogen murni (O2≤0,01%). Kemurnian yang lebih tinggi dimungkinkan dari perspektif teknologi produksi nitrogen PSA, namun biaya produksinya terlalu tinggi dan kemungkinan besar pengguna tidak akan menerimanya. Oleh karena itu, penggunaan teknologi produksi nitrogen PSA untuk menghasilkan nitrogen dengan kemurnian tinggi juga harus menambahkan alat pemurnian pasca tahap.
Metode pemurnian nitrogen (skala industri)
(1) Metode deoksigenasi hidrogenasi.
Di bawah aksi katalis, sisa oksigen dalam nitrogen bereaksi dengan tambahan hidrogen untuk menghasilkan air, dan rumus reaksinya adalah: 2H2 + O2 = 2H2O. Kemudian, air dihilangkan dengan penguat kompresor nitrogen bertekanan tinggi, dan nitrogen dengan kemurnian tinggi dengan komponen utama berikut diperoleh melalui pasca-pengeringan: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10.7×10-6. Biaya produksi nitrogen sekitar 0,5 yuan/m3.
(2) Metode hidrogenasi dan deoksigenasi.
Metode ini dibagi menjadi tiga tahap: tahap pertama hidrogenasi dan deoksigenasi, tahap kedua dehidrogenasi, dan tahap ketiga penghilangan air. Diperoleh nitrogen dengan kemurnian tinggi dengan komposisi sebagai berikut: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Biaya produksi nitrogen sekitar 0,6 yuan/m3.
(3) Metode deoksigenasi karbon.
Di bawah aksi katalis yang didukung karbon (pada suhu tertentu), sisa oksigen dalam nitrogen biasa bereaksi dengan karbon yang disediakan oleh katalis itu sendiri untuk menghasilkan CO2. Rumus reaksi: C + O2 = CO2. Setelah tahap selanjutnya menghilangkan CO2 dan H2O, diperoleh nitrogen dengan kemurnian tinggi dengan komposisi sebagai berikut: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Biaya produksi nitrogen sekitar 0,6 yuan/m3.
Ketiga: Pemisahan membran dan produksi nitrogen pemisahan udara
Pemisahan membran dan produksi nitrogen pemisahan udara juga merupakan cabang baru dari teknologi produksi nitrogen non-kriogenik. Ini adalah metode produksi nitrogen baru yang berkembang pesat di luar negeri pada tahun 1980an. Ini telah dipromosikan dan diterapkan di Tiongkok dalam beberapa tahun terakhir.
Produksi nitrogen pemisahan membran menggunakan udara sebagai bahan baku. Di bawah tekanan tertentu, ia menggunakan tingkat permeasi oksigen dan nitrogen yang berbeda dalam membran serat berongga untuk memisahkan oksigen dan nitrogen guna menghasilkan nitrogen. Dibandingkan dengan dua metode produksi nitrogen di atas, metode ini memiliki karakteristik struktur peralatan yang lebih sederhana, volume yang lebih kecil, tanpa katup pengalih, pengoperasian dan pemeliharaan yang lebih sederhana, produksi gas yang lebih cepat (dalam waktu 3 menit), dan perluasan kapasitas yang lebih nyaman.
Namun, membran serat berongga memiliki persyaratan yang lebih ketat terhadap kebersihan udara bertekanan. Membran rentan terhadap penuaan dan kegagalan, serta sulit diperbaiki. Membran baru perlu diganti.
Produksi nitrogen pemisahan membran lebih cocok untuk pengguna kecil dan menengah dengan persyaratan kemurnian nitrogen ≤98%, dan memiliki rasio fungsi-harga terbaik saat ini; ketika kemurnian nitrogen harus lebih tinggi dari 98%, itu sekitar 30% lebih tinggi daripada perangkat produksi nitrogen adsorpsi ayunan tekanan dengan spesifikasi yang sama. Oleh karena itu, ketika nitrogen dengan kemurnian tinggi diproduksi dengan menggabungkan produksi nitrogen pemisahan membran dan perangkat pemurnian nitrogen, kemurnian nitrogen umum umumnya 98%, yang akan meningkatkan biaya produksi dan biaya pengoperasian perangkat pemurnian.
Waktu posting: 24 Juli-2024
