空气制氮气PPT学习教案

1、会计学1 空气制氮气空气制氮气 2 RKSfluid 一、概述一、概述 二、工艺流程二、工艺流程 三、阀门的应用三、阀门的应用 第1页/共16页 3 RKSfluid 一、概述一、概述 1、氮气在工业上的应用、氮气在工业上的应用: 氮气，化学式氮气，化学式N2，占大气总量的，占大气总量的78.12%。 1.1、氮气在化学工业行业中作为原料气、氮气在化学工业行业中作为原料气 用做生产石灰氮的原料用做生产石灰氮的原料 用做合成氨的原料用做合成氨的原料 做合成金属氮化物的原料做合成金属氮化物的原料 做合成金属氰化物的原料做合成金属氰化物的原料 做合成氮化硅的原料做合成氮化硅的原料 用做包裹用做包裹T

2、iN涂层的载气涂层的载气 第2页/共16页 4 RKSfluid 1.2、氮气在化学工业行业中作为保护、氮气在化学工业行业中作为保护 气气 氮气作为惰性气体的一种，用于易燃、易爆、易腐蚀、氮气作为惰性气体的一种，用于易燃、易爆、易腐蚀、 易氧化物料的保护、输送、密封等，以保障安全生产易氧化物料的保护、输送、密封等，以保障安全生产。 在石化企业如炼油厂中重整、加氢装置的生产，要用纯在石化企业如炼油厂中重整、加氢装置的生产，要用纯 氮（氮（99.99%99.99%）作保护气、置换气，为了保护设备，有的大型）作保护气、置换气，为了保护设备，有的大型 机组的密封气要用到氮气。高纯氮气（机组的密封气要用

3、到氮气。高纯氮气（99.999 %99.999 %）是化纤生）是化纤生 产至关重要的气体，主要用作保护气、输送气，防止原料的产至关重要的气体，主要用作保护气、输送气，防止原料的 氧化氧化 第3页/共16页 5 RKSfluid 可以说石化行业是用氮大户，氮气是可以说石化行业是用氮大户，氮气是 化工厂的化工厂的“保安气保安气”。 工业对氮气的大量需求，一般采用空工业对氮气的大量需求，一般采用空 气分离方法。气分离方法。 在空气分离方法中包括在空气分离方法中包括深冷深冷法法、变压吸变压吸 附法附法、膜分离法膜分离法。 第4页/共16页 2 2、气体分离制氮工艺技术、气体分离制氮工艺技术 2.12.

4、1深冷法分离制氮技术深冷法分离制氮技术 2.1.1 2.1.1分离原理分离原理 深冷法是先将空气压缩、冷却，并使空气深冷法是先将空气压缩、冷却，并使空气 液化，液化，利用氧、氮组分沸点的不同利用氧、氮组分沸点的不同，含氧量越，含氧量越 来越高，从而使氧、氮分离，这就是空气精馏来越高，从而使氧、氮分离，这就是空气精馏 此法无论是空气液化或是精馏，都是在此法无论是空气液化或是精馏，都是在 120K120K以下的温度下以下的温度下进行的，故称低温法空气分进行的，故称低温法空气分 离。离。 第5页/共16页 2.1.2深冷制氮的特点深冷制氮的特点 生产量大、氮气纯度高、电耗低、流程复杂、操生产量大、氮

5、气纯度高、电耗低、流程复杂、操 作弹性小、安装周期长、基建投资高。设备的制造、作弹性小、安装周期长、基建投资高。设备的制造、 安装调试等要求高，一次性投资多，占地面积大，启安装调试等要求高，一次性投资多，占地面积大，启 动时间长动时间长( (12 24 h) h) 第6页/共16页 2.22.2变压吸附制氮技术变压吸附制氮技术 2.2.1分离原理分离原理 利用利用氧和氮氧和氮在在碳碳分子分子 筛上筛上吸附容量、吸附速率吸附容量、吸附速率 、吸附力、吸附力等方面的差异及等方面的差异及 分子筛对氧氮随压力不同分子筛对氧氮随压力不同 具有不同的吸附容量的特具有不同的吸附容量的特 性，来实现性，来实现

6、 氧氮分离。氧氮分离。 第7页/共16页 2.2.2变压吸附分离的特点变压吸附分离的特点 开停车方便开停车方便：开车十几分钟左右可按要求获得合格氮：开车十几分钟左右可按要求获得合格氮气气。 操作弹性大操作弹性大； 自动化程度高自动化程度高：整个吸附分离过程由：整个吸附分离过程由PLC或或DCS控制，可控制，可 以实现无人操作。以实现无人操作。 操作成本较低操作成本较低：主要操作成本：主要操作成本为电耗为电耗。 分子筛寿命长分子筛寿命长：一般可使用：一般可使用8一一10年，无环境污染。年，无环境污染。 投资省投资省：一次性投资低。一次性投资低。 第8页/共16页 2.32.3膜分离制氮技术膜分离

7、制氮技术 2.3.1分离原理：分离原理： 膜法气体分离的基本原膜法气体分离的基本原 理，是根据混合气体中理，是根据混合气体中 各组分各组分在压力的推动下在压力的推动下 透过膜的透过膜的传递速率的不传递速率的不 同同，从而达到分离目的，从而达到分离目的 第9页/共16页 2.3.22.3.2膜法空分的特点膜法空分的特点 能耗低能耗低：膜分离制氮的氮气回收率高：膜分离制氮的氮气回收率高 可靠性高可靠性高：静态运行，连续运行可靠。：静态运行，连续运行可靠。 寿命长寿命长：膜使用寿命：膜使用寿命10年以上。年以上。 技术可靠技术可靠：有数千台套设备在世界各地运行，：有数千台套设备在世界各地运行， 使用

8、效果良好。使用效果良好。 操作弹性大操作弹性大：若需要增加氮气产量，只需增加：若需要增加氮气产量，只需增加 膜分离器即可。膜分离器即可。 体积小、重量轻体积小、重量轻：由于膜分离系统结构紧凑，故不：由于膜分离系统结构紧凑，故不 需基建投资，安装费用低。需基建投资，安装费用低。 瞬间启动瞬间启动：开停车既方便又迅速，操作简便。：开停车既方便又迅速，操作简便。 自动化程度高自动化程度高：产品气的浓度和产量、温度和压力：产品气的浓度和产量、温度和压力 按要求均可以自动控制。按要求均可以自动控制。 对环境无要求对环境无要求：可在恶劣情况、有爆炸气氛下工作。：可在恶劣情况、有爆炸气氛下工作。 第10页/

9、共16页 12 RKSfluid 3 3、三种工艺技术的比较表、三种工艺技术的比较表 基本性能基本性能深冷法深冷法变压吸附法变压吸附法膜分离法膜分离法 分离介质分离介质塔板、填料塔板、填料碳分子筛碳分子筛中空纤维中空纤维 分离原理分离原理 将空气液化根将空气液化根 据氧氮沸点差据氧氮沸点差 异进行分离异进行分离 根据碳分子筛根据碳分子筛 对氧、氮分子对氧、氮分子 筛分的作用进筛分的作用进 行分离行分离 利用膜对氮、利用膜对氮、 氧的不同渗透氧的不同渗透 率进行分离率进行分离 消耗消耗H H2 2/ 120(制高纯氮制高纯氮 用用) 90 (制高纯氮制高纯氮 用用) 13 / hm 第11页/共

10、16页 基本性能基本性能深冷法深冷法变压吸附法变压吸附法膜分离法膜分离法 氮气纯度氮气纯度/%99.999959998 分离介质寿命分离介质寿命20年年 国产国产8年，进口年，进口 12年年 4年年 维修量维修量 1-2年进行一次年进行一次 大修，日常维大修，日常维 护量较大，需护量较大，需 定期大修定期大修 切换阀门易损切换阀门易损 ，动作频繁，动作频繁， 但维护工作量但维护工作量 和故障率小，和故障率小， 定期补充分子定期补充分子 筛筛 运动部件少，运动部件少， 维修和保养工维修和保养工 作量小作量小 经济适用性经济适用性 气体产品种类气体产品种类 多，气体纯度多，气体纯度 高，适用于大高

11、，适用于大 规模制气、用规模制气、用 气场合。气场合。 投资小、能耗投资小、能耗 低，适用于氮低，适用于氮 气纯度气纯度79% 99.99的中小规的中小规 模应用场合模应用场合 投资小、能耗投资小、能耗 低，氮气纯度低，氮气纯度 79%99.9995 的中小规模应的中小规模应 用场合用场合 第12页/共16页 4 4、三种制氮技术的综合比较、三种制氮技术的综合比较 变压吸附和膜分离制氮气，要满足石油、化变压吸附和膜分离制氮气，要满足石油、化 工行业对工行业对高纯氮气高纯氮气的要求，需在其后的要求，需在其后增设氮气纯增设氮气纯 化系统化系统。目前的纯化工艺为加氢除氧，。目前的纯化工艺为加氢除氧，

12、加氢除氧加氢除氧 在操作和安全要求上比较高在操作和安全要求上比较高，受外界条件制约因，受外界条件制约因 素多。在出现事故素多。在出现事故(如停电如停电)时如果时如果氢气氢气跟不上生跟不上生 产要求，将导致无法生产合格产品。产要求，将导致无法生产合格产品。 三种制氮工艺技术各有自己优点和缺点。三种制氮工艺技术各有自己优点和缺点。 第13页/共16页 深冷法深冷法 制氮一次性投资大，工艺制氮一次性投资大，工艺 流程复杂，但该流程复杂，但该技术成熟，受外界制技术成熟，受外界制 约因素少，产品质量高约因素少，产品质量高，能满足化纤，能满足化纤 所需要的所需要的高纯氮气高纯氮气，能够生产液态氮，能够生产液态氮 ，在全厂出现故障时，可以作为氮气，在全厂出现故障时，可以作为氮气 调峰的手段。调峰的手段。 第14页/共16页 大