深冷空分制氮是一种传统的制氮方法,已有近几十年的历史。它是以空气为原料,经过压缩、净化,再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物,利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下,前者的沸点为-183℃,后者的为-196℃),通过液空的精馏,使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大,基建费用较高,设备一次性投资较多,运行成本较高,产气慢(12~24h),安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素,3500Nm3/h以下的设备,相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20%~50%。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮,而中、小规模制氮就显得不经济。
制氮机(也叫降氧机,保鲜机)的发展大体上经历了一个催化燃烧一碳分子筛吸附一纤维膜分离的发展过程。
70年代以前国内外气调设施的制氮机多选用催化燃烧式机型。我国早由中国科学院煤炭化学研究所研制成功,以后在建德和榆次等地生产。它的基本原理是以铂为催化剂燃烧丙烷,不断引入空气以消耗O2,得到比较纯净的N2,送入气调库中用以降O2该机燃烧温度高达500℃,所获得的N2须经冰水降温后方可送入气调库,需要消耗大量水和燃料,操作也不太方便,目前已很少使用。
制氮机在正常的运行中需要注意其运行的状态有利于大大增加制氮机的寿命和节约成本:需要检测以下几个部分的安全;
1、空压机
将先安装C级过滤器。为防止油烟进入压缩空气内,空压机低压运行时间一般不能**过30分钟,并做好排烟风机的运行维护,有条件的企业可增加一台排烟风机备用并联锁。必须搞好循环水水质管理,制氮机有条件的企业可使用软化水,并在压缩机循环水管上增设防垢器,减缓或降低垢层沉积和淤泥沉积,油冷要采用双油冷,并能在线切换。
2、预冷装置
有条件的企业尽量备两台冷干机,一台是WCD系列传统型冷干机,另一台是WAD系列节能-环保型冷冻式干燥机,否则当分子筛出口二氧化碳浓度升高时将停机。由于冷干机出口管线长时间运行易出现锈蚀,导致流通面积减小、阻力增大、冷干机出口压力上升,因此在检修开机前,建议利用制氮机吸附塔气体进行反向吹扫。
3、纯化
分子筛进气操作要缓慢平稳,以防气流冲击制氮机床层,造成分子筛粉化进入塔内,形成危害。分子筛气动阀出现问题,会造成空分工况波动而被停机,建议选用可靠性高、气源能够独立的德国宝德或盖米的气动阀门,且气动阀的反馈信号要灵敏,一旦阀门出现未动作或动作未到位,报警器可以及时报警。
影响制氮机成本的因素
1、整套系统一次性投资;
2、分子筛使用寿命;
3、使用过程中所需的配件寿命及费用;
4、操作维护、保养费用及电、水、压缩空气耗用量;
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