تولید نیتروژن جداسازی هوا برودتی چیست؟

تولید نیتروژن جداسازی هوای برودتی یک روش سنتی تولید نیتروژن با سابقه چندین دهه است. از هوا به عنوان ماده خام استفاده می کند، آن را فشرده و تصفیه می کند و سپس از تبادل حرارتی برای مایع کردن هوا به هوای مایع استفاده می کند. هوای مایع عمدتاً مخلوطی از اکسیژن مایع و نیتروژن مایع است. با استفاده از نقاط جوش مختلف اکسیژن مایع و نیتروژن مایع، نیتروژن با جداسازی آنها از طریق تقطیر هوای مایع به دست می آید.

جریان فرآیند معمولی

کل فرآیند شامل فشرده سازی و تصفیه هوا، جداسازی هوا و تبخیر نیتروژن مایع است.

1. فشرده سازی و تصفیه هوا

پس از اینکه هوا توسط فیلتر هوا از گرد و غبار و ناخالصی های مکانیکی پاک شد، وارد کمپرسور هوا شده و تا فشار لازم فشرده شده و سپس برای کاهش دمای هوا به کولر فرستاده می شود. سپس وارد دستگاه تصفیه هوا می شود تا رطوبت، دی اکسید کربن، استیلن و سایر هیدروکربن های موجود در هوا را از بین ببرد.

2. جداسازی هوا

هوای تصفیه شده وارد مبدل حرارتی اصلی در برج جداسازی هوا می شود و توسط گاز رفلاکس (نیتروژن محصول، گاز زائد) تا دمای اشباع خنک می شود و به پایین برج تقطیر فرستاده می شود. نیتروژن در بالای برج به دست می آید و هوای مایع دریچه گاز گرفته می شود و برای تبخیر وارد اواپراتور میعان می شود و در همان زمان بخشی از نیتروژن ارسالی از برج یکسوسازی متراکم می شود. بخشی از نیتروژن مایع تغلیظ شده به عنوان مایع رفلاکس برج یکسوسازی استفاده می شود و بخشی دیگر به عنوان محصول نیتروژن مایع استفاده می شود و از برج جداسازی هوا خارج می شود.

گاز خروجی از اواپراتور تراکم توسط مبدل حرارتی اصلی مجدداً تا حدود 130K گرم می شود و برای انبساط و تبرید وارد اکسپندر می شود تا ظرفیت خنک کننده برای برج جداسازی هوا فراهم شود. بخشی از گاز منبسط شده برای بازسازی و خنک سازی غربال مولکولی استفاده می شود و سپس از طریق صدا خفه کن تخلیه می شود. جو

3. تبخیر نیتروژن مایع

نیتروژن مایع از برج جداسازی هوا در مخزن ذخیره نیتروژن مایع ذخیره می شود. هنگامی که تجهیزات جداسازی هوا بازرسی می شود، نیتروژن مایع در مخزن ذخیره وارد بخارساز شده و قبل از ارسال به خط لوله نیتروژن محصول گرم می شود.

تولید نیتروژن برودتی می تواند نیتروژن با خلوص ≧99.999٪ تولید کند.

خلوص

تولید نیتروژن برودتی می تواند نیتروژن با خلوص ≧99.999٪ تولید کند. خلوص نیتروژن توسط بار نیتروژن، تعداد سینی ها، راندمان سینی و خلوص اکسیژن در هوای مایع و غیره محدود می شود و محدوده تنظیم کوچک است.

بنابراین، برای مجموعه ای از تجهیزات تولید نیتروژن برودتی، خلوص محصول اساساً مشخص است و تنظیم آن ناخوشایند است.

تجهیزات اصلی موجود در دستگاه مولد نیتروژن برودتی

1. فیلتر هوا

به منظور کاهش سایش سطح متحرک مکانیکی داخل کمپرسور هوا و اطمینان از کیفیت هوا، قبل از ورود هوا به کمپرسور هوا، ابتدا باید از فیلتر هوا عبور کند تا گرد و غبار و سایر ناخالصی های موجود در آن حذف شود. هوای ورودی کمپرسورهای هوا بیشتر از فیلترهای با راندمان درشت یا فیلترهای با راندمان متوسط ​​استفاده می شود.

2. کمپرسور هوا

با توجه به اصل کار، کمپرسورهای هوا را می توان به دو دسته حجمی و سرعتی تقسیم کرد. کمپرسورهای هوا بیشتر از کمپرسورهای هوای پیستونی رفت و برگشتی، کمپرسورهای هوای گریز از مرکز و کمپرسورهای هوای پیچی استفاده می‌کنند.

3. کولر هوا

برای کاهش دمای هوای فشرده قبل از ورود به دستگاه تصفیه هوا و برج جداسازی هوا، جلوگیری از نوسانات زیاد دمای ورودی به برج استفاده می شود و می تواند بیشتر رطوبت هوای فشرده را رسوب دهد. کولرهای آبی نیتروژن (متشکل از برج های خنک کننده آبی و برج های خنک کننده هوا: برج خنک کننده آب از گاز زائد برج جداسازی هوا برای خنک کردن آب در گردش استفاده می کند و برج خنک کننده هوا از آب در گردش برج خنک کننده برای خنک کردن آب استفاده می کند. هوا)، کولر هوای فریونی.

4. خشک کن و تصفیه کننده هوا

هوای فشرده پس از عبور از کولر هوا همچنان حاوی مقدار مشخصی رطوبت، دی اکسید کربن، استیلن و سایر هیدروکربن ها است. رطوبت یخ زده و دی اکسید کربن رسوب شده در برج جداسازی هوا، کانال ها، لوله ها و دریچه ها را مسدود می کند. استیلن در اکسیژن مایع جمع می شود و خطر انفجار وجود دارد. گرد و غبار ماشین آلات کار را فرسوده خواهد کرد. به منظور اطمینان از عملکرد ایمن درازمدت واحد جداسازی هوا، باید تجهیزات تصفیه ویژه برای حذف این ناخالصی ها راه اندازی شود. رایج ترین روش های تصفیه هوا جذب سطحی و انجماد است. روش جذب الک مولکولی به طور گسترده در ژنراتورهای نیتروژن با اندازه کوچک و متوسط ​​در چین استفاده می شود.

تولیدکنندگان نیتروژن - کارخانه و تامین کنندگان نیتروژن تولید چین (xinfatools.com)

5. برج جداسازی هوا

برج جداسازی هوا عمدتاً شامل مبدل حرارتی اصلی، مایع، برج تقطیر، اواپراتور چگالشی و غیره است. این یک نوع جدید مبدل حرارتی پارتیشن ترکیبی با ساختار فلزی تمام آلومینیومی است. میانگین اختلاف دما بسیار کم است و راندمان تبادل حرارت به 98-99٪ می رسد. برج تقطیر یک تجهیزات جداسازی هوا است. انواع تجهیزات برج بر اساس قطعات داخلی تقسیم بندی می شوند. برج صفحه غربالی با صفحه غربالی را برج صفحه غربالی، برج کلاهک حبابی با صفحه کلاهک حبابی را برج کلاهک حبابی و برج بسته بندی شده با بسته بندی انباشته را برج صفحه غربال می گویند. صفحه الک ساختار ساده ای دارد، ساخت آن آسان است و راندمان صفحه بالایی دارد، بنابراین به طور گسترده در برج های تقطیر تقسیم هوا استفاده می شود. برج های بسته بندی شده عمدتاً برای برج های تقطیر با قطر کمتر از 0.8 متر و ارتفاع بیش از 7 متر استفاده می شوند. برج های کلاهک حبابی به دلیل ساختار پیچیده و مشکلات ساخت، به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند.

6. توربو اکسپندر

این یک دستگاه تیغه دوار است که توسط ژنراتورهای نیتروژن برای تولید انرژی سرد استفاده می شود. این یک توربین گازی است که در شرایط دمای پایین استفاده می شود. توربو اکسپندرها با توجه به جهت جریان گاز در پروانه به نوع جریان محوری، نوع جریان شعاعی گریز از مرکز و نوع جریان شعاعی گریز از مرکز تقسیم می شوند. با توجه به اینکه آیا گاز در پروانه به انبساط ادامه می دهد یا خیر، به نوع ضد حمله و نوع ضربه تقسیم می شود. گسترش مستمر از نوع ضد حمله است. نوع، به گسترش خود ادامه نمی دهد و به نوع ضربه ای تبدیل می شود. گسترش دهنده های توربین ضربه ای جریان محوری شعاعی تک مرحله ای به طور گسترده در تجهیزات جداسازی هوا استفاده می شوند. ژنراتور نیتروژن جداسازی هوا برودتی دارای تجهیزات پیچیده، مساحت بزرگ، هزینه های زیرساختی بالا، سرمایه گذاری یک بار مصرف بالا در تجهیزات، هزینه های عملیاتی بالا، تولید کند گاز (12 تا 24 ساعت)، نیاز به نصب بالا و چرخه طولانی است. با در نظر گرفتن عوامل تجهیزات، نصب و زیرساخت، مقیاس سرمایه گذاری تجهیزات PSA با مشخصات مشابه برای تجهیزات زیر 3500 نیوتن متر مکعب در ساعت 20٪ تا 50٪ کمتر از تجهیزات جداسازی هوا برودتی است. دستگاه مولد نیتروژن کرایوژنیک برای تولید نیتروژن صنعتی در مقیاس بزرگ مناسب است، اما تولید نیتروژن در مقیاس متوسط ​​و کوچک غیراقتصادی است.