מהו ייצור חנקן בהפרדת אוויר קריוגנית

ייצור חנקן בהפרדת אוויר קריוגנית היא שיטת ייצור חנקן מסורתית עם היסטוריה של כמה עשורים. הוא משתמש באוויר כחומר גלם, דוחס ומטהר אותו, ולאחר מכן משתמש בחילופי חום כדי לנזל את האוויר לאוויר נוזלי. אוויר נוזלי הוא בעיקר תערובת של חמצן נוזלי וחנקן נוזלי. באמצעות נקודות הרתיחה השונות של חמצן נוזלי וחנקן נוזלי, חנקן מתקבל על ידי הפרדתם באמצעות זיקוק של אוויר נוזלי.

זרימת תהליך אופיינית

התהליך כולו מורכב מדחיסת אוויר וטיהור, הפרדת אוויר ואיוד חנקן נוזלי.

1. דחיסת אוויר וטיהור

לאחר ניקוי האוויר מאבק וזיהומים מכניים על ידי מסנן האוויר, הוא נכנס למדחס האוויר, נדחס ללחץ הנדרש, ולאחר מכן נשלח למקרר האוויר כדי להפחית את טמפרטורת האוויר. לאחר מכן הוא נכנס למטהר ייבוש האוויר כדי להסיר לחות, פחמן דו חמצני, אצטילן ופחמימנים אחרים באוויר.

2. הפרדת אוויר

האוויר המטוהר נכנס למחליף החום הראשי במגדל הפרדת האוויר, מקורר לטמפרטורת הרוויה על ידי גז הריפלוקס (חנקן תוצר, גז פסולת), ונשלח לתחתית מגדל הזיקוק. חנקן מתקבל בראש המגדל, והאוויר הנוזלי נחנק ונשלח. הוא נכנס למאייד העיבוי כדי להתאדות, ובמקביל מתעבה חלק מהחנקן הנשלח ממגדל התיקון. חלק מהחנקן הנוזלי המעובה משמש כנוזל הריפלוקס של מגדל התיקון, והחלק השני משמש כמוצר חנקן נוזלי ויוצא ממגדל הפרדת האוויר.

גז הפליטה ממאייד העיבוי מחומם מחדש לכ-130K על ידי מחליף החום הראשי ונכנס למרחיב לצורך התפשטות וקירור כדי לספק יכולת קירור למגדל הפרדת האוויר. חלק מהגז המורחב משמש להתחדשות ולקירור של המסננת המולקולרית, ולאחר מכן נפלט דרך המשתיק. אַטמוֹספֵרָה.

3. אידוי חנקן נוזלי

החנקן הנוזלי ממגדל הפרדת האוויר מאוחסן במיכל אגירת החנקן הנוזלי. כאשר ציוד הפרדת האוויר נבדק, החנקן הנוזלי במיכל האגירה נכנס למכשיר האידוי ומחומם לפני שליחתו לצינור החנקן של המוצר.

ייצור חנקן קריוגני יכול לייצר חנקן בטוהר של ≧99.999%.

טוֹהַר

ייצור חנקן קריוגני יכול לייצר חנקן בטוהר של ≧99.999%. טוהר החנקן מוגבל על ידי עומס החנקן, מספר המגשים, יעילות המגש וטוהר החמצן באוויר נוזלי וכו', וטווח ההתאמה קטן.

לכן, עבור קבוצה של ציוד לייצור חנקן קריוגני, טוהר המוצר הוא ביסודו ודאי ולא נוח להתאים אותו.

ציוד עיקרי הכלול במכשיר מחולל חנקן קריוגני

1. סינון אוויר

על מנת להפחית את השחיקה של המשטח הנעים המכני בתוך מדחס האוויר ולהבטיח את איכות האוויר, לפני שהאוויר נכנס למדחס האוויר, עליו לעבור תחילה דרך מסנן האוויר כדי להסיר אבק ולכלוכים אחרים הכלולים בו. כניסת האוויר של מדחסי אוויר משתמשת בעיקר במסננים בעלי יעילות גסה או מסננים בעלי יעילות בינונית.

2. מדחס אוויר

על פי עקרון העבודה, ניתן לחלק את מדחסי האוויר לשתי קטגוריות: נפח ומהירות. מדחסי אוויר משתמשים בעיקר במדחסי אוויר בוכנה בוכנה, מדחסי אוויר צנטריפוגליים ומדחסי אוויר בורגיים.

3. מצנן אוויר

הוא משמש להורדת טמפרטורת האוויר הדחוס לפני הכניסה למטהר ייבוש האוויר ומגדל הפרדת האוויר, למנוע תנודות גדולות בטמפרטורה הנכנסת למגדל, ויכול לזרז את רוב הלחות באוויר הדחוס. מצנני מים חנקן (המורכבים ממגדלי קירור מים ומגדלי קירור אוויר: מגדל קירור המים משתמש בגז הפסולת ממגדל הפרדת האוויר כדי לקרר את המים הזורמים, ומגדל קירור האוויר משתמש במים הזורמים ממגדל קירור המים כדי לקרר את המים אוויר), מצנן אוויר פריאון.

4. מייבש אוויר ומטהר

אוויר דחוס עדיין מכיל כמות מסוימת של לחות, פחמן דו חמצני, אצטילן ופחמימנים אחרים לאחר שעבר דרך מצנן האוויר. לחות קפואה ופחמן דו חמצני המופקדים במגדל הפרדת האוויר יחסמו את התעלות, הצינורות והשסתומים. אצטילן מצטבר בחמצן הנוזלי וקיים סכנת פיצוץ. אבק ישחק את המכונות הפועלות. על מנת להבטיח פעולה בטוחה לטווח ארוך של יחידת הפרדת האוויר, יש להקים ציוד טיהור מיוחד להסרת זיהומים אלו. השיטות הנפוצות ביותר לטיהור אוויר הן ספיחה והקפאה. שיטת ספיחה של מסננת מולקולרית נמצאת בשימוש נרחב במחוללי חנקן קטנים ובינוניים בסין.

יצרני ייצור חנקן - מפעל וספקים לייצור חנקן בסין (xinfatools.com)

5. מגדל הפרדת אוויר

מגדל הפרדת האוויר כולל בעיקר מחליף חום ראשי, מנזל, מגדל זיקוק, מאייד עיבוי וכדומה. זהו סוג חדש של מחליף חום משולב מחיצה עם מבנה מתכת שכולו אלומיניום. הפרש הטמפרטורה הממוצע קטן מאוד ויעילות חילופי החום גבוהה עד 98-99%. מגדל הזיקוק הוא ציוד להפרדת אוויר. סוגי ציוד המגדל מחולקים לפי החלקים הפנימיים. מגדל צלחת מסננת עם צלחת מסננת נקרא מגדל צלחת מסננת, מגדל כובע בועות עם צלחת כובע בועות נקרא מגדל כובע בועות, ומגדל ארוז עם אריזה מוערמת נקרא מגדל צלחת מסננת. לצלחת המסננת מבנה פשוט, קלה לייצור ובעלת יעילות לוחית גבוהה, כך שהיא נמצאת בשימוש נרחב במגדלי זיקוק של פירוק אוויר. מגדלים ארוזים משמשים בעיקר למגדלי זיקוק בקוטר של פחות מ-0.8 מ' וגובה לא יותר מ-7 מ'. כיום משתמשים במגדלי כובע בועות רק לעתים רחוקות בשל המבנה המורכב וקשיי הייצור שלהם.

6. Turboexpander

זוהי מכונת להב מסתובבת המשמשת מחוללי חנקן ליצירת אנרגיה קרה. זוהי טורבינת גז המשמשת בתנאי טמפרטורה נמוכה. Turboexpanders מחולקים לסוג זרימה צירית, סוג זרימה רדיאלית צנטריפטלי וסוג זרימה רדיאלית צנטריפטלי לפי כיוון הזרימה של הגז באימפלר; לפי אם הגז ממשיך להתרחב באימפלר, הוא מחולק לסוג התקפת נגד וסוג הפגיעה. המשך ההתרחבות הוא מסוג התקפת נגד. סוג, הוא לא ממשיך להתרחב והופך לסוג השפעה. מרחיבי טורבינה להשפעה של זרימה צירית רדיאלית חד-שלבית נמצאים בשימוש נרחב בציוד הפרדת אוויר. למחולל חנקן הפרדת אוויר קריוגני יש ציוד מורכב, שטח גדול, עלויות תשתית גבוהות, השקעה חד פעמית גבוהה בציוד, עלויות תפעול גבוהות, הפקת גז איטית (12 עד 24 שעות), דרישות התקנה גבוהות ומחזור ארוך. בהתחשב בגורמי ציוד, התקנה ותשתית, סולם ההשקעה של ציוד PSA עם מפרט זהה לציוד מתחת ל-3500Nm3/h נמוך ב-20% עד 50% מזה של ציוד הפרדת אוויר קריוגני. התקן מחולל חנקן קריוגני מתאים לייצור חנקן תעשייתי בקנה מידה גדול, אך ייצור חנקן בקנה מידה בינוני וקטן אינו חסכוני.