氮氣在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用,通常采用的制氮方式有3種,分別為深冷制氮、分子篩制氮和膜分離制氮機。不同的氮氣需求,選擇不同的制氮工藝,對提高裝置可靠性,降低生產(chǎn)成本具有重要意義。
下面是以上三種制氮方式的比較,客戶可根據(jù)需要選擇適合自己的制氮方式。
1)開停機及工藝流程:PSA變壓吸附和膜分離制氮的工藝流程簡單,設(shè)備數(shù)量少,操作簡單,可隨時停機,并可長時間停機。深冷制氮不僅工藝流程復(fù)雜,設(shè)備數(shù)量多,且需在深冷低溫狀態(tài)下運行。在設(shè)備投入正常運行之前,有一個預(yù)冷啟動過程,啟動時間從膨脹機啟動至氮氣純度達到要求的時間一般不小于12h。在設(shè)備進入大修之前,必須有一段加溫解凍的時間,一般為24h。因此,深冷分離制氮不適宜啟、停頻繁的場合。膜分離制氮與PSA變壓吸附相比,不僅設(shè)備結(jié)構(gòu)更簡單,而且無切換閥門,操作維護更為簡便,產(chǎn)氣所需時間也更短。
2)是否可產(chǎn)生液氮:深冷分離制氮可同時獲得氣氮和液氮,適宜需要液氮的工藝流程。液氮也可貯存于液氮儲槽作為備用,當(dāng)出現(xiàn)氮氣需求短時驟增或制氮設(shè)備小修時,可將貯槽內(nèi)的液氮汽化后送入氮氣管網(wǎng)以滿足工藝裝置對氮氣的連續(xù)性需求。PSA 變壓吸附和膜分離制氮變壓吸附制氮只能生產(chǎn)氮氣,無備用手段,單套設(shè)備難以保證工藝裝置連續(xù)長周期運行。
3)制氮純度:當(dāng)?shù)獨饧兌润w積分數(shù)≤97%時,PSA變壓吸附和膜分離制氮工藝的氮氣提取率基本相當(dāng);當(dāng)?shù)獨饧兌润w積分數(shù)>99%時,采用深冷分離制氮工藝氮提取率較高,PSA變壓吸附次之,膜分離制氮工藝氮提取率急劇降低。同時,制取相同壓力的氮氣,深冷分離制氮空氣壓縮機出口空氣壓力與PSA變壓吸附制氮相當(dāng),而膜分離制氮壓力要求空氣壓力較高。3種制氮工藝主要能耗在空氣壓縮機,故當(dāng)制取氮氣純度較高時,膜分離制氮所需空氣壓縮機規(guī)模大,功率高,總能耗較高,PSA變壓吸附制氮次之,深冷分離制氮能耗相對較低。
4)投資費用:深冷分離制氮設(shè)備多,流程長,占地大,投資較高。膜分離制氮與PSA變壓吸附制氮相比,所需空氣量大,壓比高,壓縮機規(guī)模大,對應(yīng)的空氣凈化組件(過濾器、干燥機、除油器等) 比 PSA 變壓吸附大,投資高,且制氮核心部件的膜組件的成本也高于 PSA吸附塔。因此,PSA 變壓吸附制氮投資較低。
目前市面上使用較多的為分子篩制氮,也是相對投資費用較少的制氮方式。分子篩制氮機氮氣流量可在5~12000Nm3/h之間選擇,純度97%~99.9995%,滿足了大部分工業(yè)制氮的需求。與傳統(tǒng)制氮法相比,它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產(chǎn)氣快(15~30分鐘)、能耗低,產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進行調(diào)節(jié),操作維護方便、運行成本較低、裝置適應(yīng)性較強等特點,受到中小型氮氣用戶的歡迎,PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶比較青睞的方法。
膜分離制氮機純度在97%~99%,流量約1~2000Nm3/h左右,它特別適宜于氮氣純度≤98%的中、小型氮氣用戶。而氮氣純度在98%以上時,它與相同規(guī)格的PSA制氮機相比價格要高出15%以上。
深冷空分制氮設(shè)備復(fù)雜、占地面積大,基建費用較高,設(shè)備一次性投資較多,運行成本較高,產(chǎn)氣慢(12~24h),安裝要求高、周期較長。綜合設(shè)備、安裝及基建諸因素,3500Nm3/h以下的設(shè)備,相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20%~50%。深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮,而中、小規(guī)模制氮就顯得不經(jīng)濟。
很多用戶在購買設(shè)備前都會考慮哪家制氮機廠家好,用戶在購買設(shè)備前可根據(jù)用途及用氣參數(shù)選擇適合的制氮方式,然后再選擇一家性價比較高的廠家合作。
瑞氣作為一家空分設(shè)備的優(yōu)質(zhì)制氮機廠家,在分子篩制氮領(lǐng)域具有40多年經(jīng)驗,設(shè)備被廣泛應(yīng)用于石油、化工、煤礦、冶金、輪胎、制藥、食品、航空等領(lǐng)域。我們的用戶來自各行各業(yè),其中包括BOC、普萊克斯、空氣化工產(chǎn)品、杜邦、住友、一汽、中石化、 中海油、青島啤酒、燕京啤酒、上海造幣廠、內(nèi)蒙古億利化學(xué)及國內(nèi)各礦業(yè)集團等。
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金屬熱加工:光亮淬火、光亮退火、滲碳、碳氮共滲、軟氮化等氮基氣氛熱處理的氮源、焊接及粉冶金燒過程保護氣等。
冶金工業(yè):連鑄、連軋、鋼材退火保護氣氛、轉(zhuǎn)爐頂復(fù)合吹氮煉鋼,煉鋼轉(zhuǎn)爐密封,高爐爐頂密封,高爐煉鐵煤粉噴吹等工藝。
電子工業(yè):大規(guī)模集成電路、彩電顯象管、電視機和收錄機元件及導(dǎo)體生產(chǎn)過程保護等。
食品保鮮:糧食、水果(果品)、蔬菜等氣調(diào)貯藏與保鮮,肉類,乳酪、榨菜、茶葉及咖啡等的充氮保鮮包裝,果醬等的充氮排氧保鮮,各類瓶酒的凈化和覆蓋等。
醫(yī)藥工業(yè):中藥(人參)的充氮貯藏與保鮮,西藥針劑充氮,貯罐及容器的充氮排氧,藥料氣動傳送的氣源等。
化學(xué)工業(yè):置換,清洗,密封,檢漏及保護的氣體,干法熄 焦,催化劑再生,石油分餾,化纖生產(chǎn)等。
化肥工業(yè):氮肥原料。觸媒保仿,洗滌氣等。
塑料工業(yè):塑料粒子的氣動傳送,塑料生產(chǎn)及貯藏防氧化。
橡膠工業(yè):橡膠的包裝與貯存,輪胎生產(chǎn)等。
玻璃工業(yè):浮法玻璃生產(chǎn)過程的保護氣。
石油工業(yè):貯藏,容器,催化塔及管道等的充氮凈化,管理系統(tǒng)的壓力檢漏等。
近海石油開發(fā):近海石油平臺的氣體覆蓋,氮氣壓注開采石油,貯罐及容器惰化等。
侖儲:防止地窖,谷倉等倉庫可燃粉塵的著火爆炸等。
海運:油輪清洗氣等。
航天技術(shù):火箭燃料增壓劑,發(fā)射臺置換氣和安全保護氣,宇航員操縱氣,空間模擬室,飛機燃料管路的清洗氣等。
低溫醫(yī)學(xué):外科低溫,冷凍治療,血液冷藏,藥物冷凍與低溫粉碎等。
生物醫(yī)學(xué):冷凍貯藏珍貴植物,植物細胞,遺傳種質(zhì)的冷凍保存和運輸?shù)取?/p>
其它:油漆和涂料充氮排氧以防止油干燥的聚合作用,石油及天燃氣貯罐及容器的充氮排氧等。
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