氧氮分離單元
氧氮分離單元為制氮設備核心單元,主要由裝有吸附劑的吸附塔、氣動閥、壓緊氣缸、消聲器等組成。根據在不同壓力下,吸附劑對壓縮空氣中氧氣吸附量的差異,吸附塔升壓吸附劑吸氧產氮,吸附劑脫氧再生,兩塔交替工作,實現連續(xù)制取氮氣。裝有吸附劑的吸附塔共有A、B塔兩只。當潔凈的原料空氣進入A塔,O2、CO2和H2O被吸附劑吸附,氮氣由出口端輸出。一段時間后,A塔內吸附劑吸氧飽和,切換至B塔工作,原料空氣進入B塔吸氧產氮,A塔卸壓,且小部分氮氣進入A塔,脫附已被吸附的O2、CO2和H2O,實現吸附劑脫氧再生。兩塔交替進行吸附和再生,完成氧氮分離,上述過程由PLC控制器全自動控制。
隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,氮氣在化工、電子、冶金、食品、機械等領域獲得了廣泛的應用,我國對氮氣的需求量每年以大于8%的速度增加。氮氣的化學性質不活潑,在平常的狀態(tài)下表現為很大的惰性,不易與其他物質發(fā)生化學反應。因此,氮氣在冶金工業(yè)、電子工業(yè)、化工工業(yè)中廣泛的用來作為保護氣和密封氣,一般保護氣的純度要求為99.99%,有的要求99.998%以上的高純氮。液氮是一個較方便的冷源,在食品工業(yè)、事業(yè)以及畜牧業(yè)的貯藏等方面得到越來越普遍的應用。在化肥工業(yè)生產合成氨時,合成氨的原料氣—氫、氮混合氣若用純液氮洗滌精制,可使惰性氣體的含量極微小,一氧化硫和氧的含量不超過20ppm。
變壓吸附法:
變壓吸附法即PSA法(PressureSwing Adsorption),基于吸附劑對空氣中的氧、氮組分選擇性吸附而使空氣分離得到氮氣。當空氣經過壓縮,通過吸附塔的吸附層時,氧分子優(yōu)先被吸附,氮分子留在氣相中,而成為氮氣。吸附達到平衡時,利用減壓將分子篩表面所吸附的氧分子驅除,恢復分子篩的吸附能力即吸附劑解析。為了能夠連續(xù)提供氮氣,裝置通常設置兩個或兩個以上的吸附塔,一個塔吸附,另一個塔解析,按適當的時間切換使用。
膜法氣體分離技術是當今世界競相發(fā)展的高新技術,具有技術先進、投資少、操作費用低、壽命長、操作簡單、開停車方便、占地面積小、操作彈性大、維護費用低等優(yōu)點。膜法氣體分離技術現已廣泛應用于石油(三次采油、回收);化工(置換、吹掃、保護氣);冶金(碳氮共滲、退火、焊接保護氣);電子(電子器件保護氣)、運輸(、危險品保護氣);煤炭(滅火、防爆);農業(yè)(庫存農產品的起跳保護、防霉、、防蟲);(氮封、覆蓋保護氣)等領域。膜法空分可以直接生產氮氣、其純度可在90%--99.7%范圍內任意調節(jié);膜法空分還可以直接生產富氧空氣、富氧空氣的濃度可以達到40%。