深冷空分設(shè)備制氮的方法

空分深冷制氮的原理及特點(diǎn)

上塔分餾時，在液空入口以下叫做提餾段，液空入口以上叫做精餾段，提餾段實(shí)現(xiàn)氧氬分離，精餾段實(shí)現(xiàn)氧氮分離，由于氧和氬的沸點(diǎn)比較接近，分離難度比較大。為了保證氧的純度，在精餾段的氧一般分離不干凈，氬隨氧和氮一起逸出。如果要得到高純氮，在精餾段氬就會隨氧冷凝下來，影響氧的純度。要想既保證氧的純度又得到高純氮，就必須在精餾段抽出氬濃度較高的部分氣體。

常見的高純氮設(shè)備，若氮?dú)鈮毫Ω哂?.5MPa，常采用低壓返流廢氣膨脹流程，若氮?dú)鈮毫π∮?.25MPa，則采用低壓正流膨脹流程。壓力氮?dú)馓崛÷逝c產(chǎn)品的壓力、產(chǎn)量和產(chǎn)品液體量有關(guān)，產(chǎn)品壓力越高，產(chǎn)量越少，液體產(chǎn)品量越大，氮的提取率就越低。反之亦然。

當(dāng)小型制氧機(jī)用液氮節(jié)流閥調(diào)節(jié)液氮純度時可以發(fā)現(xiàn)，閥門在某一開度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，對液氮的純度影響不大；而在某一位置，閥門開度變化1°～2°，就會使液氮純度發(fā)生較大的變化。也就是說，液氮節(jié)流閥的開度與液氮純度的變化并不是一個簡單的比例關(guān)系，而是調(diào)節(jié)有一較靈敏的位置。這種現(xiàn)象與下塔頂部的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。下塔頂部是與主冷相連，氮?dú)馍仙M(jìn)入主冷的管內(nèi)后冷凝成液氮下流，在主冷的下部設(shè)有液氮接液槽。液氮槽內(nèi)的液氮通過液氮管節(jié)流至上塔，處于液氮槽內(nèi)圈的冷凝管中冷凝的液氮將直接回流至下塔作為回流液。當(dāng)液氮節(jié)流閥的開度過大，液氮槽中液面過低時，通過液氮管路的將是汽液混合物，這時，在主冷中冷凝的液氮量相應(yīng)減少，下塔的回流液也減少，所以液氮純度較低。?當(dāng)關(guān)小液氮節(jié)閥時，通過節(jié)流閥的蒸氣量逐漸減少，下塔回流液有所增加，液氮純度逐漸上升。當(dāng)液氮節(jié)流閥關(guān)小到管內(nèi)已沒有蒸氣通過，而液氮槽內(nèi)的液氮還未滿到溢流的程度時，即使關(guān)小液氮節(jié)流閥也不會改變下塔回流液的多少，因此，液氮純度基本不變。當(dāng)繼續(xù)關(guān)小節(jié)流閥，使流入液氮槽的液體不能全部通過節(jié)流閥，而液面上漲到有部分溢流回下塔時，下塔的回流液增多，液氮純度會有較大幅度提高。再繼續(xù)關(guān)小節(jié)流閥，由于下塔回流液繼續(xù)增加，液氮純度將繼續(xù)提高，但變化是緩慢的，不會發(fā)生突變。并且，液氮量過少，液空中氧純度過低，對上塔精餾也無益。在操作時，要經(jīng)常分析液氮純度，找出每一空分設(shè)備的純度變化靈敏點(diǎn)相應(yīng)的液氮節(jié)流閥開度。

根據(jù)不同的用途，氮產(chǎn)品分為工業(yè)用氣態(tài)氮、純氮和高純氮3種。

氮水預(yù)冷系統(tǒng)的檢修，較需注意的是防止氮?dú)庵舷⑹鹿实陌l(fā)生。國內(nèi)已發(fā)生過幾次檢修工人因氮?dú)庵舷⒍劳龅慕逃?xùn)。在檢修時，往往同時在對裝置用氮?dú)膺M(jìn)行加溫，而加溫的氮?dú)獬ㄟ^污氮三通閥竄入冷卻塔內(nèi)，造成塔內(nèi)氮濃度過高。?? ? ? ? 因此，在對裝置進(jìn)行加溫前，要把空冷塔、水冷塔用盲板與裝置隔離開；要分析空冷塔、水冷塔內(nèi)的氧含量。當(dāng)氧含量在19%～21%之間，才允許檢修人員進(jìn)入；若在含氧量低于19%的區(qū)域內(nèi)工作，則必須有人監(jiān)護(hù)，并戴好隔離式面具(氧呼吸器、長管式面具等)。

空氣經(jīng)空壓機(jī)末級冷卻器和氮水預(yù)冷器進(jìn)入蓄冷器(或切換式換熱器)時，空氣中水蒸氣含量已達(dá)飽和狀態(tài)。此后，隨著溫度的降低，相應(yīng)的飽和水蒸氣壓力在降低；每立方米空氣中的飽和水分含量在逐漸減少。例如，溫度由30℃降至-60℃時，空氣中的飽和水分含量由30.3g/m3減少至0.011g/m3。多余的水分析出在蓄冷器的填料或板翅式換熱器的翅片上。在-60℃時，飽和水蒸氣壓已降低到1.067Pa，可以認(rèn)為已不含水分，故把30℃至一60℃叫做水分析出區(qū)。?? ? ? 水的“三相點(diǎn)”(氣相、液相、固相共存的狀態(tài))壓力為0.613kPa，溫度為0.01℃?？諝庵兴魵獾姆謮毫Ω哂谌帱c(diǎn)壓力時，空氣溫度達(dá)飽和溫度，水蒸氣以液體狀態(tài)析出。由氣相變?yōu)橐合喾Q為“凝結(jié)”或“液化”?？諝庵兴魵夥謮毫Φ陀谌帱c(diǎn)壓力時，空氣溫度達(dá)飽和溫度時，水蒸氣直接以固體狀態(tài)析出，不經(jīng)過液態(tài)由氣相直接變?yōu)楣滔喾Q為“結(jié)晶”或“凝固”?？?..

空壓機(jī)吸收外界空氣進(jìn)行壓縮產(chǎn)生的氣體通過冷干機(jī)和吸干機(jī)，將空氣中的水份分離后所流入到制氮機(jī)里面的氣體一般只含有氮分子和氧分子。? ? ? 當(dāng)氣體入制氮機(jī)主機(jī)兩吸附塔，塔內(nèi)專門配置的吸氧的高性能碳分子篩，在加壓下根據(jù)對空氣中氮?dú)夂脱鯕獾牟煌摹斑x擇吸附性”由閥門的自動切換，實(shí)現(xiàn)兩塔的加壓吸附、放壓解吸的變壓吸附過程，即在加壓情況下碳分子篩將氧吸附起來，而氮?dú)馔ㄟ^并被收集、輸送。? ? ? 當(dāng)吸附飽和后自動切換到另外吸附塔加壓吸附，深冷制氮機(jī)主機(jī)本塔則放空并排出所吸附的氧氣，因此交替往復(fù)連續(xù)制造出高濃度的氮?dú)獾墓に囘^程。將制氮機(jī)、氮?dú)馊肟陂y以及取樣閥都關(guān)閉，同時也關(guān)閉制氮機(jī)的電源開關(guān)。等待系統(tǒng)和管道完全泄壓結(jié)束，調(diào)節(jié)氧分析儀進(jìn)行取樣并將減壓閥壓力調(diào)節(jié)到1.0bar ，調(diào)節(jié)取樣流量計，將氣量調(diào)至在1左右即可，注意采樣氣量不宜過大 。? ? ? 開始檢測氮?dú)饧兌取Ｔ趬嚎s空氣氣源壓力達(dá)到0.7MPa以上時，打開制氮機(jī)總進(jìn)口的截止閥 ,然后調(diào)節(jié)...空壓機(jī)吸收外界空氣進(jìn)行壓縮產(chǎn)生的氣體通過冷干機(jī)和吸干機(jī)，將空氣中的水份分離后所流入到制氮機(jī)里面的氣體一般只含有氮分子和氧分子。 當(dāng)氣體入制氮機(jī)主機(jī)兩吸附塔，塔內(nèi)專門配置的吸氧的高性能碳分子篩，在加壓下根據(jù)對空氣中氮?dú)夂脱鯕獾牟煌摹斑x擇吸附性”由閥門的自動切換，實(shí)現(xiàn)兩塔的加壓吸附、放壓解吸的變壓吸附過程，即在加壓情況下碳分子篩將氧吸附起來，而氮?dú)馔ㄟ^并被收集、輸送。 當(dāng)吸附飽和后自動切換到另外吸附塔加壓吸附，深冷制氮機(jī)主機(jī)本塔則放空并排出所吸附的氧氣，因此交替往復(fù)連續(xù)制造出高濃度的氮?dú)獾墓に囘^程。將制氮機(jī)、氮?dú)馊肟陂y以及取樣閥都關(guān)閉，同時也關(guān)閉制氮機(jī)的電源開關(guān)。等待系統(tǒng)和管道完全泄壓結(jié)束，調(diào)節(jié)氧分析儀進(jìn)行取樣并將減壓閥壓力調(diào)節(jié)到1.0bar ，調(diào)節(jié)取樣流量計，將氣量調(diào)至在1左右即可，注意采樣氣量不宜過大 。 開始檢測氮?dú)饧兌取Ｔ趬嚎s空氣氣源壓力達(dá)到0.7MPa以上時，打開制氮機(jī)總進(jìn)口的截止閥 ,然后調(diào)節(jié)減壓閥將壓力降低到0.4-0.5Mpa左右，同時注意觀察兩個吸附罐的壓力情況以及氣動閥的工作是否能夠正常進(jìn)行。除了在制氮機(jī)結(jié)構(gòu)上加以保證, 使電機(jī)與泵軸盡量遠(yuǎn)離和密封件采用有色金屬, 以防發(fā)生火花外, 在操作上要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程液氧泵冷卻啟動前,應(yīng)將吹除閥打開, 深冷制氮機(jī)先對密封通以常溫氮?dú)獯党?0～20min, 一方面

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