Produksi nitrogen pemisahan udara kriogenik adalah metode produksi nitrogen tradisional dengan sejarah 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. Menggunakan perbedaan titik didih oksigen cair dan nitrogen cair, nitrogen diperoleh dengan memisahkannya melalui distilasi udara cair.
Alur proses yang khas
Keseluruhan proses terdiri dari kompresi dan pemurnian udara, pemisahan udara, dan penguapan nitrogen cair.
1. Kompresi dan pemurnian udara
Setelah udara dibersihkan dari debu dan kotoran mekanis oleh filter udara, udara masuk ke kompresor udara, dikompresi hingga tekanan yang diperlukan, dan kemudian dikirim ke pendingin udara untuk menurunkan suhu udara. Kemudian memasuki alat pembersih pengering udara untuk menghilangkan kelembapan, karbon dioksida, asetilena, dan hidrokarbon lainnya di udara.
2. Pemisahan udara
Udara yang dimurnikan memasuki penukar panas utama di menara pemisahan udara, didinginkan hingga suhu jenuh oleh gas refluks (produk nitrogen, gas limbah), dan dikirim ke bagian bawah menara distilasi. Nitrogen diperoleh di bagian atas menara, dan udara cair dicekik dan dikirim ke evaporator kondensasi untuk menguap, dan pada saat yang sama, sebagian nitrogen yang dikirim dari menara rektifikasi dikondensasi. Sebagian dari nitrogen cair yang terkondensasi digunakan sebagai cairan refluks menara rektifikasi, dan sebagian lainnya digunakan sebagai produk nitrogen cair dan meninggalkan menara pemisahan udara.
Gas buang dari evaporator kondensasi dipanaskan kembali hingga sekitar 130K oleh penukar panas utama dan memasuki expander untuk ekspansi dan pendinginan guna menyediakan kapasitas pendinginan untuk menara pemisahan udara. Bagian dari gas yang diperluas digunakan untuk regenerasi dan pendinginan saringan molekuler, dan kemudian dibuang melalui peredam. suasana.
3. Penguapan nitrogen cair
Nitrogen cair dari menara pemisahan udara disimpan di tangki penyimpanan nitrogen cair. Ketika peralatan pemisahan udara diperiksa, nitrogen cair di tangki penyimpanan memasuki alat penguap dan dipanaskan sebelum dikirim ke pipa nitrogen produk.
Produksi nitrogen kriogenik dapat menghasilkan nitrogen dengan kemurnian ≧99,999%.
kemurnian
Produksi nitrogen kriogenik dapat menghasilkan nitrogen dengan kemurnian ≧99,999%. Kemurnian nitrogen dibatasi oleh beban nitrogen, jumlah baki, efisiensi baki dan kemurnian oksigen di udara cair, dll., dan rentang penyesuaiannya kecil.
Oleh karena itu, untuk satu set peralatan produksi nitrogen kriogenik, kemurnian produk pada dasarnya pasti dan tidak nyaman untuk disesuaikan.
Peralatan utama termasuk dalam perangkat generator nitrogen kriogenik
1. Penyaringan udara
Untuk mengurangi keausan permukaan bergerak mekanis di dalam kompresor udara dan menjamin kualitas udara, sebelum udara masuk ke kompresor udara, udara harus terlebih dahulu melewati filter udara untuk menghilangkan debu dan kotoran lain yang terkandung di dalamnya. Pemasukan udara kompresor udara sebagian besar menggunakan filter efisiensi kasar atau filter efisiensi sedang.
2. Kompresor udara
Menurut prinsip kerjanya, kompresor udara dapat dibagi menjadi dua kategori: volumetrik dan kecepatan. Kompresor udara kebanyakan menggunakan kompresor udara piston reciprocating, kompresor udara sentrifugal dan kompresor udara ulir.
3. Pendingin udara
Ini digunakan untuk mengurangi suhu udara terkompresi sebelum memasuki pembersih pengering udara dan menara pemisahan udara, menghindari fluktuasi besar pada suhu yang memasuki menara, dan dapat mengendapkan sebagian besar uap air di udara terkompresi. Pendingin air nitrogen (terdiri dari menara pendingin air dan menara pendingin udara: menara pendingin air menggunakan gas limbah dari menara pemisah udara untuk mendinginkan sirkulasi air, dan menara pendingin udara menggunakan air sirkulasi dari menara pendingin air untuk mendinginkan air. udara), pendingin udara freon.
4. Pengering dan pembersih udara
Udara terkompresi masih mengandung sejumlah uap air, karbon dioksida, asetilena, dan hidrokarbon lainnya setelah melewati pendingin udara. Kelembapan beku dan karbon dioksida yang disimpan di menara pemisahan udara akan menyumbat saluran, pipa, dan katup. Asetilena terakumulasi dalam oksigen cair dan terdapat risiko ledakan. Debu akan merusak mesin yang sedang beroperasi. Untuk memastikan pengoperasian unit pemisahan udara yang aman dalam jangka panjang, peralatan pemurnian khusus harus disiapkan untuk menghilangkan kotoran ini. Metode pemurnian udara yang paling umum adalah adsorpsi dan pembekuan. Metode adsorpsi saringan molekuler banyak digunakan pada generator nitrogen berukuran kecil dan menengah di Cina.
Produsen Produksi Nitrogen - Pabrik & Pemasok Produksi Nitrogen Cina (xinfatools.com)
5. Menara pemisah udara
Menara pemisahan udara terutama mencakup penukar panas utama, pencair, menara distilasi, evaporator kondensasi, dll. Penukar panas utama, evaporator kondensasi, dan pencair adalah penukar panas melengkung pelat. Ini adalah jenis baru penukar panas partisi gabungan dengan struktur logam aluminium. Perbedaan suhu rata-rata sangat kecil dan efisiensi pertukaran panas mencapai 98-99%. Menara distilasi merupakan peralatan pemisahan udara. Jenis peralatan menara dibagi menurut bagian internalnya. Menara pelat ayakan dengan pelat ayakan disebut menara pelat ayakan, menara penutup gelembung dengan pelat penutup gelembung disebut menara penutup gelembung, dan menara pengepakan dengan pengepakan bertumpuk disebut menara pelat ayakan. Pelat ayakan memiliki struktur yang sederhana, mudah dibuat, dan memiliki efisiensi pelat yang tinggi, sehingga banyak digunakan pada menara distilasi fraksinasi udara. Menara yang dikemas terutama digunakan untuk menara distilasi dengan diameter kurang dari 0,8m dan tinggi tidak lebih dari 7m. Menara bubble cap sekarang jarang digunakan karena strukturnya yang rumit dan kesulitan dalam pembuatannya.
6. Turboekspander
Ini adalah mesin pisau berputar yang digunakan oleh generator nitrogen untuk menghasilkan energi dingin. Ini adalah turbin gas yang digunakan dalam kondisi suhu rendah. Turboexpander dibagi menjadi tipe aliran aksial, tipe aliran radial sentripetal, dan tipe aliran radial sentripetal sesuai dengan arah aliran gas di impeler; berdasarkan apakah gas terus mengembang di impeler, itu dibagi menjadi tipe serangan balik dan tipe tumbukan. Ekspansi yang berkelanjutan adalah tipe serangan balik. tipe, tidak terus berkembang dan menjadi tipe dampak. Ekspander turbin dampak aliran aksial radial satu tahap banyak digunakan dalam peralatan pemisahan udara. Generator nitrogen pemisahan udara kriogenik memiliki peralatan yang kompleks, area yang luas, biaya infrastruktur yang tinggi, investasi peralatan satu kali yang tinggi, biaya pengoperasian yang tinggi, produksi gas yang lambat (12 hingga 24 jam), persyaratan pemasangan yang tinggi, dan siklus yang panjang. Dengan mempertimbangkan faktor peralatan, instalasi dan infrastruktur, skala investasi peralatan PSA dengan spesifikasi yang sama untuk peralatan di bawah 3500Nm3/jam adalah 20% hingga 50% lebih rendah dibandingkan peralatan pemisahan udara kriogenik. Perangkat generator nitrogen kriogenik cocok untuk produksi nitrogen industri skala besar, namun produksi nitrogen skala menengah dan kecil tidak ekonomis.
Waktu posting: 27 Februari 2024
