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關(guān)于變壓吸附空分制氮的探討

2020-10-30 09:19陳華俊
關(guān)鍵詞:選型

陳華俊

摘要:在社會(huì)發(fā)展的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中,技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了我國(guó)目前主要化學(xué)工業(yè)的發(fā)展??諝庵频姆绞?,即是借助于空氣為基本原料,通過(guò)一定的措施和手段,使得空氣中氮?dú)饽軌虮环蛛x出來(lái)??諝庵频姆绞絾h廣泛地應(yīng)用到了社會(huì)生產(chǎn)中。而在這一過(guò)程中,方法可靠性以及相關(guān)技術(shù)的完整性、設(shè)備的性能等都切實(shí)影響到空氣制氮的效果和質(zhì)量,所以需要在做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備之后,確保相關(guān)設(shè)施能夠穩(wěn)定可靠,以此才能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。本文基于此,探討關(guān)于變壓吸附空氣制氮。

關(guān)鍵詞:變壓吸附;空氣制氮;選型

1變壓吸附空分制氮概述

1.1吸附劑

采用吸附劑精制氣體的分離方法早已為人所共知,而將吸附劑用于變壓吸附(PSA)分離氣體是在60年代才開(kāi)始。近年來(lái),這種技術(shù)以其獨(dú)特的分離功能獲得了迅速發(fā)展,在與傳統(tǒng)的分離工藝,如低溫法和燃燒法相競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中,不斷得到了改進(jìn)和完善。

空分制氧通常用沸石吸附劑,這種吸附劑也可用于富集氮?dú)?。沸石是指硅鋁酸鹽的結(jié)晶體。該吸附劑中含有金屬納、鋼、鈣等堿金屬陽(yáng)離子。沸石可分為天然沸石和人造合成擲石兩類。用于空分的擲石吸附劑要求具有(4~5)×10-4um:'!

1.2氮?dú)獾闹迫》椒肮┑绞?/p>

氮?dú)庠谧匀唤缰蟹植己軓V,它的分子式為N2,是空氣的主要成分,氮?dú)庠诟稍锟諝庵畜w積占空氣的78.08%。因此,空氣是制取氮?dú)獾淖畲笤蠋?kù),它取之不盡,用之不竭。工業(yè)用氮的制取方法主要有:低溫精餾法(深冷法):低溫精餾法已有100多年的歷史,工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)氧、氮以此法最為經(jīng)濟(jì),但至今已難以在空氣分離領(lǐng)域中一統(tǒng)天下;變壓吸附法:20世紀(jì)70年代初,我國(guó)變壓吸附法制取N2的就地裝置開(kāi)始在市場(chǎng)上出現(xiàn),經(jīng)過(guò)不斷完善和改進(jìn),促使中小型空分設(shè)備在制氮領(lǐng)域內(nèi)采用變壓吸附法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)低溫精餾法;薄膜滲透法;化學(xué)吸收法。

目前國(guó)內(nèi)外供氮的方式,一般有以下幾種:氮?dú)饩偷匮b置供氮;液氮貯槽汽化供氮;管線供氮;鋼瓶供氮。我國(guó)在20世紀(jì)80年代前制氮裝置大多采用深冷法,深冷空分作為一種傳統(tǒng)的制氮方法為人類服務(wù)了幾十年,至今在大規(guī)模供氮時(shí)還是離不開(kāi)深冷法。然而,深冷空分裝置復(fù)雜,設(shè)備投資、占地面積及基建費(fèi)用等都比較大,操作、管理和維修也比較麻煩,因而20世紀(jì)70年代以來(lái),國(guó)內(nèi)外積極運(yùn)用變壓吸附分離理論,研究開(kāi)發(fā)分子篩空分的制氮技術(shù),變壓吸附制氮設(shè)備簡(jiǎn)單,裝置小巧,投資省,操作、維修方便,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制,所以,它備受青睞。

2技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

2.1變壓吸附的技術(shù)原理分析

這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依靠一種能夠?qū)怏w進(jìn)行分離的裝置以及相關(guān)設(shè)備,借助碳分子篩分吸附劑能夠?qū)⒖諝膺M(jìn)行分離,分離之后即能夠得到一定比例的氮?dú)?,并且氮?dú)獾臐舛认鄬?duì)較高。過(guò)程中由于借助空氣作為基本原料,因此在分離過(guò)程中,空氣內(nèi)部的組成氣體會(huì)根據(jù)分子的大小不同而呈現(xiàn)出不同的分離速度,進(jìn)而在實(shí)際分離的過(guò)程當(dāng)中氮?dú)獾姆蛛x速度會(huì)受到影響。在這一過(guò)程中將空氣進(jìn)行壓縮處理,進(jìn)而借助實(shí)際吸附塔進(jìn)行氣體的吸附處理,相對(duì)而言,氧氣在吸附時(shí)較富集,而氮?dú)庹孟喾?,其在氣體狀態(tài)時(shí)較為富集,所以這樣的過(guò)程和方式就能夠有效使得氮?dú)猥@得有效分離。除此之外,對(duì)于碳分子對(duì)于二氧化碳的吸附能力也能夠獲得體現(xiàn),其中針對(duì)吸附速度的明確,在短時(shí)間之內(nèi)氧氣的吸附速度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)氮?dú)獾奈剿俣龋詫?shí)際借助這樣一種方式就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于氧氣和氮?dú)獾姆蛛x,從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于氮?dú)獾奶崛 ?/p>

2.2變壓吸附控制制氮裝置的優(yōu)勢(shì)

實(shí)際上,對(duì)于這種裝置而言,由于使用的優(yōu)勢(shì)得到了很好的展現(xiàn),而且相應(yīng)的使用技術(shù)也更加的成熟以及可靠,實(shí)際空氣制氮的過(guò)程當(dāng)中也更能夠發(fā)揮基本的保障作用,使得氮?dú)饽軌蚝芎玫膹目諝庵蟹蛛x出來(lái),滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求,也使得制備過(guò)程更加順利和可行。至此需要對(duì)這種裝置的實(shí)際優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析和明確。

一是設(shè)備使用的成本相對(duì)較低,無(wú)需投入太大的成本和資金即可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)和使用,并且借助于會(huì)有相關(guān)成熟的技術(shù),也更可以使得實(shí)際生產(chǎn)成本更低,而實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)獲得提升與體現(xiàn)。

二是成熟的技術(shù)加上可靠的控制措施。這一優(yōu)勢(shì)具體就指的是在實(shí)際生產(chǎn)和制作氮?dú)獾倪^(guò)程當(dāng)中,所使用的技術(shù)和措施的水平相對(duì)較高,并且相關(guān)使用的機(jī)械設(shè)備等也更加可靠與穩(wěn)定,進(jìn)而能夠使得變壓吸附空氣制氮的過(guò)程更加安全和可靠。

3相應(yīng)裝置選型時(shí)的注意事項(xiàng)以及技術(shù)應(yīng)用

3.1裝置選型注意事項(xiàng)

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,需要較為成熟的技術(shù)和設(shè)備,才能夠確保正常生產(chǎn)和滿足實(shí)際的生產(chǎn)需求。生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于有關(guān)設(shè)備的選擇和使用,就應(yīng)該切實(shí)聯(lián)系實(shí)際情況做出對(duì)必要設(shè)備的選擇和使用,以此減少由于設(shè)備選型不到位和不合理而造成的生產(chǎn)困難和其他生產(chǎn)問(wèn)題出現(xiàn),所以必要對(duì)有關(guān)裝置的選型進(jìn)行合理控制。

一是關(guān)于氣源系統(tǒng)的配置是否合理和能夠正確使用。這當(dāng)中具體的過(guò)程應(yīng)該對(duì)氣源系統(tǒng)進(jìn)行合理選擇,使得所選擇設(shè)備能夠在規(guī)格和要求方面滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。在氣源系統(tǒng)的實(shí)際使用過(guò)程中,更要切實(shí)考慮其所產(chǎn)生的不利影響,諸如對(duì)于空氣制氮過(guò)程的吸附劑,要確保其整潔和干凈,并不能夠被其他水分等影響,并且關(guān)于空氣制氮的過(guò)程中使用的空氣的質(zhì)量也更要進(jìn)行保障,確定相關(guān)空氣當(dāng)中是否帶有一些油蒸汽等,只有作為原料本身的空氣的質(zhì)量可靠,才能夠使得空氣制氮過(guò)程更加順利和可靠。

二是關(guān)于相關(guān)設(shè)施的使用過(guò)程和注意事項(xiàng)。例如對(duì)于相關(guān)設(shè)施的使用過(guò)程和注意事項(xiàng)中應(yīng)該切實(shí)做好對(duì)設(shè)施使用壽命和使用安全方面的考慮,主要因素在于若是其中閥門的使用壽命下降或者使用的過(guò)程不穩(wěn)定,不僅會(huì)影響到生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效果,更是會(huì)對(duì)于生產(chǎn)人員的人身安全造成威脅和影響,所以需要注意的重點(diǎn)事項(xiàng)就在于要確保相關(guān)設(shè)施的使用穩(wěn)定和使用安全,從而可以使得空氣制氮過(guò)程能夠順利進(jìn)行,并進(jìn)而使得所取得的氮?dú)獾馁|(zhì)量更加可靠。

3.2技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展

關(guān)于這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用以及未來(lái)發(fā)展,過(guò)程中必然會(huì)涉及到更多的實(shí)際改進(jìn)與創(chuàng)新,所以有關(guān)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,必然要在現(xiàn)有技術(shù)使用基礎(chǔ)上獲得創(chuàng)新與完善。技術(shù)的應(yīng)用與進(jìn)步,也更是要基于一定的技術(shù)基礎(chǔ),進(jìn)而做好基礎(chǔ)創(chuàng)新以及拓展,從而使得實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程能夠更加可靠和順利。至此關(guān)于變壓吸附空氣制氮的技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展,將會(huì)在后期社會(huì)發(fā)展的整個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)較好的進(jìn)步與提升,進(jìn)而也更可以使得相關(guān)人員不斷的投入到有關(guān)生產(chǎn)和建設(shè)當(dāng)中去,進(jìn)而提升技術(shù)發(fā)展水平。

4總結(jié)

關(guān)于變壓吸附空氣制氮的探討,實(shí)際需要在明確有關(guān)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,明確技術(shù)應(yīng)用過(guò)程需做好的基本工作,進(jìn)而對(duì)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和完善,使其更能夠發(fā)揮作用和效果。

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