制取氮气培训知识课件.pptx

氮气性质氮气是空气的主要成分，在室温和大气压力下是无色、无味、无毒和不可燃的气体，沸点为-195.8，含量78.09%，其化学性质不活泼，属于惰性气体。第1页/共22页氮气作用1作为化工合成的原料氮主要用于合成氨，也是合成纤维，合成树脂，合成橡胶等的重要原料，2作为保护气广泛应用用于冶金、化工、煤炭、食品、医药、电子、磁材、运输、热处理、轮胎、热电、航空等行业。灯泡、汽车轮胎、焊接金属时的保护气、设备出厂保护气。第2页/共22页制药企业氮气主要用途 做工艺保护气 作为物料输送的动力车间设备的打压、吹扫三合一压滤机压滤。第3页/共22页氮气获取方法瓶装氮气 液氮 现场制氮 第4页/共22页瓶装氮气 钢瓶容积为40L，额定充压12.5MPa，足额贮气5m3，瓶装氮气的纯度有995，9999和99999之分，它是深冷空分之产品，通过膜压缩机或灌装用氮气压缩机灌充而得。瓶装氮气的价格有很大差异，从2090元瓶不等，即氮气价为415元m3。适合小气量，间断性用气。第5页/共22页液氮 液氮是深冷空分制氮的产物，1m3液氮可气化为860m3的氮气，目前市场999液氮价格1500元吨左右，则氮气单价为17元m3左右。使用液氮时，用户必须配备液氮贮罐与相应的气化器及调压阀等。液氮纯度高，质量稳定，供应一般有保证，使用方便。第6页/共22页液氮贮罐 设计压力：0.84Mpa、1.32Mpa、1.68Mpa工作压力：0.8Mpa、1.2Mpa、1.6MPa设计温度：-196 工作温度：-196有效容积：2.5m3、3.5m3、5m3、10m3、15m3、20m3、25m3、30m3、50m3 第7页/共22页现场制氮 现场制氮是指用户自购制氮设备制氮目前国内外工业规模制氮有三类：深冷空分制氮、变压吸附制氮和膜分离制氮。第8页/共22页深冷空分制氮 深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有九十余年的历史。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。第9页/共22页缺点：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(1224h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3h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2050，而中、小规模制氮就显得不经济。优点：深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，纯度99999。第10页/共22页变压吸附制氮PSA（Pressure Swing Adsorption）变压吸附制氮是以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术，目前制氮技术非常成熟。第11页/共22页优点：与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(1530分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较从强等特点，故在2000Nm3h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。国内外同行目前一般用PSA制氮技术可制取9999的纯氮，纯度更高从PSA制氮技术上是可能的，但制作成本太高，所以用非低温制氮技术制取高纯氮还必须加后级纯化装置。第12页/共22页膜分离制氮 膜空分制氮是八十年代国外迅速发展的又一种新型制氮技术，在国内推广应用是最近几年的事。膜空分制氮的基本原理是以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。第13页/共22页优点：它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(3分钟)、增容方便等优点，纯度可达到99.9，它特别适宜于氮气纯度98的中、小型氮气用户，有最佳功能价格比。缺点：而氮气纯度在98%以上时，它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出20%以上第14页/共22页变压吸附制氮简单工艺流程 第15页/共22页变压吸附原理氧、氮两种气体分子在分子筛表面上的扩散速率不同，直径较小的气体分子（O2）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛微孔，直径较大的气体分子（N2）扩散速率较慢，进入碳分子筛微孔较少。利用碳分子筛对氮和氧的这种选择吸附性差异，导致短时间内氧在吸附相富集，氮在气体相富集，如此氧氮分离，在PSA条件下得到气相富集物氮气。一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程为再生。第16页/共22页系统的主要设备 空压机：主要作用提供气源，压力0.8MPa，其排气量应为制氮机产氮量的3-4倍。空气缓冲罐：主要作用控制空压机超负荷运行，防止原料空气压力波动。冷干机：将压缩空气进行冷却，除去大部分水，压力露点26，含水量1000ppm主管道过滤器：主要作用去除99%水分，含油量5ppm，过滤精度3m中效过滤器：能除去小至1m液体及固体颗粒，含油量能达到1 ppm高效除油过滤器：能除去小至0.01m液体及固体颗粒，含油量能达到0.01 ppm，使用寿命8000小时，压降0.1bar。活性碳过滤器：除油雾和碳氢化合物，含油量能达到0.003 ppm第17页/共22页吸收塔：由双塔组成，一塔吸附，一塔解吸。实现连续供气，内部填充碳分子筛，主要吸收空气中氧气，PLC，使用寿命。消音器：能将噪声控制在80分贝。氮气储罐：储存氮气，稳压作用。末端过滤器。第18页/共22页变压吸附制氮成本以纯度99.5%制氮为例主要费用：电费设备维护保养费设备折旧费人工费0.45-0.7元m3第19页/共22页第20页/共22页第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页