制取氮?dú)馀嘤?xùn)知識(shí)課件

氮?dú)庑再|(zhì)氮?dú)馐强諝獾闹饕煞?，在室溫和大氣壓力下是無色、無味、無毒和不可燃的氣體，沸點(diǎn)為-195.8℃，含量78.09%，其化學(xué)性質(zhì)不活潑，屬于惰性氣體。第1頁/共22頁氮?dú)庑再|(zhì)氮?dú)馐强諝獾闹饕煞郑谑覝睾痛髿鈮毫ο率菬o色、無味1氮?dú)庾饔?作為化工合成的原料氮主要用于合成氨，也是合成纖維，合成樹脂，合成橡膠等的重要原料，2作為保護(hù)氣廣泛應(yīng)用用于冶金、化工、煤炭、食品、醫(yī)藥、電子、磁材、運(yùn)輸、熱處理、輪胎、熱電、航空等行業(yè)。燈泡、汽車輪胎、焊接金屬時(shí)的保護(hù)氣、設(shè)備出廠保護(hù)氣。第2頁/共22頁氮?dú)庾饔?作為化工合成的原料第2頁/共22頁2制藥企業(yè)氮?dú)庵饕猛咀龉に嚤Ｗo(hù)氣作為物料輸送的動(dòng)力車間設(shè)備的打壓、吹掃三合一壓濾機(jī)壓濾。第3頁/共22頁制藥企業(yè)氮?dú)庵饕猛咀龉に嚤Ｗo(hù)氣第3頁/共22頁3氮?dú)猥@取方法瓶裝氮?dú)庖旱F(xiàn)場制氮第4頁/共22頁氮?dú)猥@取方法瓶裝氮?dú)獾?頁/共22頁4瓶裝氮?dú)怃撈咳莘e為40L，額定充壓12.5MPa，足額貯氣5m3，瓶裝氮?dú)獾募兌扔?9．5％，99．99％和99．999％之分，它是深冷空分之產(chǎn)品，通過膜壓縮機(jī)或灌裝用氮?dú)鈮嚎s機(jī)灌充而得。瓶裝氮?dú)獾膬r(jià)格有很大差異，從20～90元／瓶不等，即氮?dú)鈨r(jià)為4～15元／m3。適合小氣量，間斷性用氣。第5頁/共22頁瓶裝氮?dú)怃撈咳莘e為40L，額定充壓12.5MPa，足額貯氣5液氮液氮是深冷空分制氮的產(chǎn)物，1m3液氮可氣化為860m3的氮?dú)?，目前市?9．9％液氮價(jià)格1500元／噸左右，則氮?dú)鈫蝺r(jià)為1．7元／m3左右。使用液氮時(shí)，用戶必須配備液氮貯罐與相應(yīng)的氣化器及調(diào)壓閥等。液氮純度高，質(zhì)量穩(wěn)定，供應(yīng)一般有保證，使用方便。第6頁/共22頁液氮液氮是深冷空分制氮的產(chǎn)物，1m3液氮可氣化為860m6液氮貯罐設(shè)計(jì)壓力：

0.84Mpa、1.32Mpa、

1.68Mpa

工作壓力：

0.8Mpa、

1.2Mpa、

1.6MPa

設(shè)計(jì)溫度：

-196℃

工作溫度：

-196℃

有效容積：

2.5m3、3.5m3、5m3、10m3、15m3、20m3、25m3、30m3、50m3第7頁/共22頁液氮貯罐設(shè)計(jì)壓力：

0.84Mpa、1.32Mpa、

17現(xiàn)場制氮現(xiàn)場制氮是指用戶自購制氮設(shè)備制氮目前國內(nèi)外工業(yè)規(guī)模制氮有三類：深冷空分制氮、變壓吸附制氮和膜分離制氮。第8頁/共22頁現(xiàn)場制氮現(xiàn)場制氮是指用戶自購制氮設(shè)備制氮第8頁/共22頁8深冷空分制氮深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有九十余年的歷史。它是以空氣為原料，經(jīng)過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點(diǎn)不同(在1大氣壓下，前者的沸點(diǎn)為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮?dú)狻５?頁/共22頁深冷空分制氮深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有九十余年9缺點(diǎn)：

冷空分制氮設(shè)備復(fù)雜、占地面積大，基建費(fèi)用較高，設(shè)備一次性投資較多，運(yùn)行成本較高，產(chǎn)氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設(shè)備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設(shè)備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％，而中、小規(guī)模制氮就顯得不經(jīng)濟(jì)。優(yōu)點(diǎn)：深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，純度≥99．999％。

第10頁/共22頁缺點(diǎn)：第10頁/共22頁10變壓吸附制氮PSA

（PressureSwingAdsorption）變壓吸附制氮是以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運(yùn)用變壓吸附原理，利用碳分子篩對(duì)氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術(shù)，目前制氮技術(shù)非常成熟。第11頁/共22頁變壓吸附制氮PSA

（PressureSwingAdso11優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快(15～30分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作維護(hù)方便、運(yùn)行成本較低、裝置適應(yīng)性較從強(qiáng)等特點(diǎn)，故在2000Nm3／h以下制氮設(shè)備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮?dú)庥脩舻臍g迎，PSA制氮已成為中、小型氮?dú)庥脩舻氖走x方法。國內(nèi)外同行目前一般用PSA制氮技術(shù)可制取99．99％的純氮，純度更高從PSA制氮技術(shù)上是可能的，但制作成本太高，所以用非低溫制氮技術(shù)制取高純氮還必須加后級(jí)純化裝置。第12頁/共22頁優(yōu)點(diǎn)：第12頁/共22頁12膜分離制氮膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮技術(shù)，在國內(nèi)推廣應(yīng)用是最近幾年的事。膜空分制氮的基本原理是以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質(zhì)的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。第13頁/共22頁膜分離制氮膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮13優(yōu)點(diǎn)：它具有結(jié)構(gòu)更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護(hù)量更少、產(chǎn)氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點(diǎn)，純度可達(dá)到99.9％，它特別適宜于氮?dú)饧兌取?8％的中、小型氮?dú)庥脩?，有最佳功能價(jià)格比。缺點(diǎn)：而氮?dú)饧兌仍?8%以上時(shí)，它與相同規(guī)格的PSA制氮機(jī)相比價(jià)格要高出20%以上第14頁/共22頁優(yōu)點(diǎn)：第14頁/共22頁14變壓吸附制氮簡單工藝流程

第15頁/共22頁變壓吸附制氮簡單工藝流程第15頁/共22頁15變壓吸附原理氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴(kuò)散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴(kuò)散速率較快，較多的進(jìn)入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴(kuò)散速率較慢，進(jìn)入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對(duì)氮和氧的這種選擇吸附性差異，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮?dú)狻Ｒ欢螘r(shí)間后，分子篩對(duì)氧的吸附達(dá)到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對(duì)吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對(duì)氧的吸附，這一過程為再生。第16頁/共22頁變壓吸附原理氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴(kuò)散速率不同，16系統(tǒng)的主要設(shè)備空壓機(jī)：主要作用提供氣源，壓力0.8MPa，其排氣量應(yīng)為制氮機(jī)產(chǎn)氮量的3-4倍。空氣緩沖罐：主要作用控制空壓機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，防止原料空氣壓力波動(dòng)。冷干機(jī)：將壓縮空氣進(jìn)行冷卻，除去大部分水，壓力露點(diǎn)2～6℃，含水量≤1000ppm主管道過濾器：主要作用去除99%水分，含油量≤5ppm，過濾精度3μm中效過濾器：能除去小至1μm液體及固體顆粒，含油量能達(dá)到1ppm高效除油過濾器：能除去小至0.01μm液體及固體顆粒，含油量能達(dá)到0.01ppm，使用壽命8000小時(shí)，壓降0.1bar。活性碳過濾器：除油霧和碳?xì)浠衔?，含油量能達(dá)到0.003ppm第17頁/共22頁系統(tǒng)的主要設(shè)備空壓機(jī)：主要作用提供氣源，壓力0.8MPa，17吸收塔：由雙塔組成，一塔吸附，一塔解吸。實(shí)現(xiàn)連續(xù)供氣，內(nèi)部填充碳分子篩，主要吸收空氣中氧氣，PLC，使用壽命。消音器：能將噪聲控制在80分貝。氮?dú)鈨?chǔ)罐：儲(chǔ)存氮?dú)?，穩(wěn)壓作用。末端過濾器。第18頁/共22頁吸收塔：由雙塔組成，一塔吸附，一塔解吸。實(shí)現(xiàn)連續(xù)供氣，內(nèi)部填18變壓吸附制氮成本以純度99.5%制氮為例主要費(fèi)用：電費(fèi)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)設(shè)備折舊費(fèi)人工費(fèi)0.45-0.7元／m3第19頁/共22頁變壓吸附制氮成本以純度99.5%制氮為例第19頁/共22頁19第20頁/共22頁第20頁/共22頁20thanks第21頁/共22頁thanks第21頁/共22頁21感謝您的觀看！第22頁/共22頁感謝您的觀看！第22頁/共22頁22氮?dú)庑再|(zhì)氮?dú)馐强諝獾闹饕煞?，在室溫和大氣壓力下是無色、無味、無毒和不可燃的氣體，沸點(diǎn)為-195.8℃，含量78.09%，其化學(xué)性質(zhì)不活潑，屬于惰性氣體。第1頁/共22頁氮?dú)庑再|(zhì)氮?dú)馐强諝獾闹饕煞郑谑覝睾痛髿鈮毫ο率菬o色、無味23氮?dú)庾饔?作為化工合成的原料氮主要用于合成氨，也是合成纖維，合成樹脂，合成橡膠等的重要原料，2作為保護(hù)氣廣泛應(yīng)用用于冶金、化工、煤炭、食品、醫(yī)藥、電子、磁材、運(yùn)輸、熱處理、輪胎、熱電、航空等行業(yè)。燈泡、汽車輪胎、焊接金屬時(shí)的保護(hù)氣、設(shè)備出廠保護(hù)氣。第2頁/共22頁氮?dú)庾饔?作為化工合成的原料第2頁/共22頁24制藥企業(yè)氮?dú)庵饕猛咀龉に嚤Ｗo(hù)氣作為物料輸送的動(dòng)力車間設(shè)備的打壓、吹掃三合一壓濾機(jī)壓濾。第3頁/共22頁制藥企業(yè)氮?dú)庵饕猛咀龉に嚤Ｗo(hù)氣第3頁/共22頁25氮?dú)猥@取方法瓶裝氮?dú)庖旱F(xiàn)場制氮第4頁/共22頁氮?dú)猥@取方法瓶裝氮?dú)獾?頁/共22頁26瓶裝氮?dú)怃撈咳莘e為40L，額定充壓12.5MPa，足額貯氣5m3，瓶裝氮?dú)獾募兌扔?9．5％，99．99％和99．999％之分，它是深冷空分之產(chǎn)品，通過膜壓縮機(jī)或灌裝用氮?dú)鈮嚎s機(jī)灌充而得。瓶裝氮?dú)獾膬r(jià)格有很大差異，從20～90元／瓶不等，即氮?dú)鈨r(jià)為4～15元／m3。適合小氣量，間斷性用氣。第5頁/共22頁瓶裝氮?dú)怃撈咳莘e為40L，額定充壓12.5MPa，足額貯氣27液氮液氮是深冷空分制氮的產(chǎn)物，1m3液氮可氣化為860m3的氮?dú)?，目前市?9．9％液氮價(jià)格1500元／噸左右，則氮?dú)鈫蝺r(jià)為1．7元／m3左右。使用液氮時(shí)，用戶必須配備液氮貯罐與相應(yīng)的氣化器及調(diào)壓閥等。液氮純度高，質(zhì)量穩(wěn)定，供應(yīng)一般有保證，使用方便。第6頁/共22頁液氮液氮是深冷空分制氮的產(chǎn)物，1m3液氮可氣化為860m28液氮貯罐設(shè)計(jì)壓力：

0.84Mpa、1.32Mpa、

1.68Mpa

工作壓力：

0.8Mpa、

1.2Mpa、

1.6MPa

設(shè)計(jì)溫度：

-196℃

工作溫度：

-196℃

有效容積：

2.5m3、3.5m3、5m3、10m3、15m3、20m3、25m3、30m3、50m3第7頁/共22頁液氮貯罐設(shè)計(jì)壓力：

0.84Mpa、1.32Mpa、

129現(xiàn)場制氮現(xiàn)場制氮是指用戶自購制氮設(shè)備制氮目前國內(nèi)外工業(yè)規(guī)模制氮有三類：深冷空分制氮、變壓吸附制氮和膜分離制氮。第8頁/共22頁現(xiàn)場制氮現(xiàn)場制氮是指用戶自購制氮設(shè)備制氮第8頁/共22頁30深冷空分制氮深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有九十余年的歷史。它是以空氣為原料，經(jīng)過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點(diǎn)不同(在1大氣壓下，前者的沸點(diǎn)為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮?dú)?。?頁/共22頁深冷空分制氮深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有九十余年31缺點(diǎn)：

冷空分制氮設(shè)備復(fù)雜、占地面積大，基建費(fèi)用較高，設(shè)備一次性投資較多，運(yùn)行成本較高，產(chǎn)氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設(shè)備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設(shè)備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％，而中、小規(guī)模制氮就顯得不經(jīng)濟(jì)。優(yōu)點(diǎn)：深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，純度≥99．999％。

第10頁/共22頁缺點(diǎn)：第10頁/共22頁32變壓吸附制氮PSA

（PressureSwingAdsorption）變壓吸附制氮是以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運(yùn)用變壓吸附原理，利用碳分子篩對(duì)氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術(shù)，目前制氮技術(shù)非常成熟。第11頁/共22頁變壓吸附制氮PSA

（PressureSwingAdso33優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快(15～30分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作維護(hù)方便、運(yùn)行成本較低、裝置適應(yīng)性較從強(qiáng)等特點(diǎn)，故在2000Nm3／h以下制氮設(shè)備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮?dú)庥脩舻臍g迎，PSA制氮已成為中、小型氮?dú)庥脩舻氖走x方法。國內(nèi)外同行目前一般用PSA制氮技術(shù)可制取99．99％的純氮，純度更高從PSA制氮技術(shù)上是可能的，但制作成本太高，所以用非低溫制氮技術(shù)制取高純氮還必須加后級(jí)純化裝置。第12頁/共22頁優(yōu)點(diǎn)：第12頁/共22頁34膜分離制氮膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮技術(shù)，在國內(nèi)推廣應(yīng)用是最近幾年的事。膜空分制氮的基本原理是以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質(zhì)的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。第13頁/共22頁膜分離制氮膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮35優(yōu)點(diǎn)：它具有結(jié)構(gòu)更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護(hù)量更少、產(chǎn)氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點(diǎn)，純度可達(dá)到99.9％，它特別適宜于氮?dú)饧兌取?8％的中、小型氮?dú)庥脩?，有最佳功能價(jià)格比。缺點(diǎn)：而氮?dú)饧兌仍?8%以上時(shí)，它與相同規(guī)格的PSA制氮機(jī)相比價(jià)格要高出20%以上第14頁/共22頁優(yōu)點(diǎn)：第14頁/共22頁36變壓吸附制氮簡單工藝流程

第15頁/共22頁變壓吸附制氮簡單工藝流程第15頁/共22頁37變壓吸附原理氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴(kuò)散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴(kuò)散速率較快，較多的進(jìn)入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴(kuò)散速率較慢，進(jìn)入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對(duì)氮和氧的這種選擇吸附性差異，導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮?dú)?。一段時(shí)間后，分子篩對(duì)氧的吸附達(dá)到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對(duì)吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對(duì)氧的吸附，這一過程為再生。第16頁/共22頁變壓吸附原理氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴(kuò)散速率不同，38系統(tǒng)的主要設(shè)備空壓機(jī)：主要作用提