咨詢電話: 0510-85959866
高純氮裝置的節能流程型式選擇
2017-05-082098
大力促進我國氣體分離行業的進步與發展，不僅可以滿足國民生產需求，同時對提升我國綜合競爭實力有重大意義，自從1978年我國制氮市場也逐年呈現上升趨勢，氮氣產品量的需求和產品純度的要求都有了進一步的提高。
目前普氮市場的設備可以完全實現國產化，超高純氮氣設備的市場則是由國外控制，國內空分廠家還尚未涉足此領域，這也是氣體分離行業所面臨的一個新挑戰。當前純氮氣主要應用于油田注氮、石油化工、合成纖維、合成氨、浮法玻璃、軋鋼和電子工業等領域。
油田注氮的制氮裝置規模較大，國外已有31萬Nm³/h,氮氣產品純度要求氧氣含量低于10ppm，產品壓力一般在300∽400bar，生產過程允許有短暫中斷，要求有少量液氮儲備；石油化工、合成纖維、合成氨、浮法玻璃、軋鋼等的制氮裝置規模一般是從幾千到幾萬不等，產品純度為要求含氧2∽100ppm,產品壓力一般在1.35∽31bar，有些設備需要有備用液氮，要求保證不間斷的產品供應。
電子工業的制氮氣過濾裝置規模較小，一般是從幾百到幾千，但是產品純度要求較高，通常對氧含量要求低于1ppm,同時對產品中CO和H2的含量有較高要求。產品壓力在3∽10bar,要求產品供應不間斷，有備用液氮。
制氮行業經過了幾十年的蓬勃發展，不管從規模以及產品要求上都上了一個臺階，針對不同規格的產品，目前國內外已經開發出了與其相適應的制氮流程，筆者結合國內外發展情況，對氮氣過濾裝置的流程組織及選擇作一總結。
高純氮節能流程有兩種方案：
第一種方案：高純氮返流全膨脹節能流程：采用全膨脹，多余冷量采取在膨脹機后抽一股低溫氣體與污氮氣混合至-20℃左右，然后去鋁制板翅式換熱器換熱，省去冷水機組。
第二種方案：高純氮正流全膨脹節能流程：采用全膨脹，這樣可以降低空壓機排氣壓力，節省能耗，但是膨脹機的葉輪直徑會增大，投資相應增多。
變壓吸附有兩種方案：
第一種方案：粗制氮氣，純度達到99.99%，精制氮氣，純度達到99.999%，單套可以做到3000Nm³/h左右，可以多套組合，按照需要停或者開，不需要液體產品。
第二種方案：粗制氮氣，純度達到99.99%，精制氮氣，純度達到99.999%，單套可以做到3000Nm³/h左右，可以多套組合，按照需要停或者開，需要液體產品，采取配套外液化過濾裝置，可以自由停車或者開車，優點是節省能耗，缺點是投資大。
超高純氮氣
超高純氮氣主要用于電子工業，在集成電路、芯片（晶片）和相關元器件的生產過程中，超高純氮氣與普通氮氣相比，對以下條件有嚴格要求，目前一般要求總雜質含量集成電路要求：4ppm，芯片要求：1ppm或者更高，同時設計電子工業用高純氮裝置時，要重視裝置所在大氣組成的測定，且設計一定要留有余量。其難點和要點主要是一氧化碳、氫和水分的達標，為此，要采取不同的凈除方法：
（1）CO的凈除：利用壓縮機的壓縮熱，在觸媒的幫助下，通過催化反應，除去一氧化碳，可以使產品中所含CO降低到0.1ppm以下。
（2）CO2的凈除：通過分子篩床層吸附。
（3）氫氣等低沸點組分的凈除：氫氣，氦氖氣都是沸點比氮氣低的組分，在一氧化碳轉化爐中，空氣中的氫氣生成水，然后從冷凝蒸發器排出不凝氣體，放空以使低沸點組分除去，但是其純度仍然不夠，仍需要通過特殊流程組織比如采用加設純氮精餾輔塔，在液氮頂部設置冷凝器，底部設置再沸器，增大循環倍率來除去低沸點的氫氣等雜質。
（4）甲烷等高沸點組分的凈除：甲烷等烴類氣體以及氪氙等稀有氣體的沸點比氮氣高得多，它們會全部濃縮到塔底的富氧液空中，達標沒有問題。
（5）水分的凈除：通過分子篩床層吸附，同時水分有最高的沸點，達到要求沒問題。
（6）顆粒度：通過精密過濾器來滿足。
上一個：貯存天然氣的常壓低溫儲罐介紹
下一個：沼氣提純技術
下一個：沼氣提純技術
