Са напретком науке и технологије и развојем привреде, обим примене азота се шири из дана у дан, и продро је у многе индустријске секторе и свакодневни живот.
Произвођачи азота - Кина фабрика и добављачи за производњу азота (кинфатоолс.цом)
Азот је главна компонента ваздуха и чини око 78% ваздуха. Елементарни азот Н2 је гас без боје и мириса у нормалним условима. Густина гаса у стандардном стању је 1,25 г/Л. Тачка топљења је -210 ℃, а тачка кључања је -196 ℃. Течни азот је расхладно средство ниске температуре (-196 ℃).
Данас ћемо представити неколико главних метода за производњу азота у земљи и иностранству.
Постоје три опште индустријске методе производње азота: производња азота са криогеном ваздушном сепарацијом, производња азота адсорпцијом са променљивим притиском и производња азота са сепарацијом мембраном.
Прво: Метода производње азота са криогеним одвајањем ваздуха
Производња азота помоћу криогене ваздушне сепарације је традиционална метода производње азота са историјом од скоро неколико деценија. Користи ваздух као сировину, компримује га и пречишћава, а затим користи размену топлоте да би ваздух претворио у течни ваздух. Течни ваздух је углавном мешавина течног кисеоника и течног азота. Различите тачке кључања течног кисеоника и течног азота се користе за њихово раздвајање дестилацијом течног ваздуха да би се добио азот.
Предности: велика производња гаса и висока чистоћа азота производа. Производња криогеног азота може произвести не само азот већ и течни азот, који испуњава процесне захтеве течног азота и може се складиштити у резервоарима за складиштење течног азота. Када постоји повремено оптерећење азотом или мања поправка опреме за одвајање ваздуха, течни азот у резервоару за складиштење улази у испаривач и загрева се, а затим се шаље у цевовод за азот производа како би се задовољила потреба за азотом у процесној јединици. Радни циклус производње криогеног азота (који се односи на интервал између два велика загревања) је генерално више од 1 године, тако да се производња криогеног азота генерално не сматра резервним.
Недостаци: Криогена производња азота може произвести азот чистоће од ≧99,999%, али је чистоћа азота ограничена оптерећењем азота, бројем тацни, ефикасношћу посуде и чистоћом кисеоника у течном ваздуху, а опсег подешавања је веома мали. Стога, за сет опреме за производњу криогеног азота, чистоћа производа је у основи сигурна и незгодна за подешавање. Пошто се криогена метода спроводи на екстремно ниским температурама, опрема мора да има процес покретања пре хлађења пре него што се стави у нормалан рад. Време покретања, односно време од почетка експандера до времена када чистоћа азота достигне захтев, обично није мање од 12 сати; пре него што опрема уђе у ремонт, мора да има период загревања и одмрзавања, углавном 24 сата. Због тога, опрему за производњу криогеног азота не треба често покретати и заустављати, а препоручљиво је да ради непрекидно дуго времена.
Поред тога, криогени процес је сложен, заузима велику површину, има високе трошкове инфраструктуре, захтева посебне снаге за одржавање, има велики број оператера, а гас производи споро (18 до 24 сата). Погодан је за индустријску производњу азота великих размера.
Друго: Метода производње азота адсорпцијом са променама притиска (ПСА).
Технологија одвајања гаса адсорпције са променама притиска (ПСА) је важна грана технологије некриогеног одвајања гаса. То је резултат дугорочних напора људи да пронађу једноставнију методу одвајања ваздуха од криогене методе.
Седамдесетих година прошлог века, западнонемачка компанија Ессен Мининг Цомпани је успешно развила угљеникова молекуларна сита, отварајући пут за индустријализацију производње азота за сепарацију ПСА ваздуха. Током протеклих 30 година, ова технологија се брзо развијала и сазревала. Постао је јак конкурент криогеном одвајању ваздуха у области мале и средње производње азота.
Производња азота за адсорпцију под притиском користи ваздух као сировину и угљенично молекуларно сито као адсорбент. Користи карактеристике селективне адсорпције кисеоника и азота угљеничним молекуларним ситом у ваздуху и користи принцип адсорпције промене притиска (адсорпција притиска, десорпција смањења притиска и регенерација молекуларног сита) за раздвајање кисеоника и азота на собној температури да би се произвео азот.
У поређењу са производњом азота са криогеним одвајањем ваздуха, производња адсорпционог азота са променама притиска има значајне предности: адсорпционо одвајање се врши на собној температури, процес је једноставан, опрема је компактна, мали отисак, лако се покреће и зауставља, почиње брзо, производња гаса је брза (углавном око 30 минута), потрошња енергије је мала, оперативни трошкови су ниски, степен аутоматизације је висок, рад и одржавање су погодни, инсталација клизача је згодна, без посебне основе је потребно, чистоћа азота производа може се подесити унутар одређеног опсега, а производња азота је ≤3000Нм3/х. Због тога је производња азота адсорпцијом са променама притиска посебно погодна за рад са прекидима.
Међутим, до сада, домаће и стране колеге могу да производе само азот чистоће од 99,9% (тј. О2≤0,1%) користећи технологију производње азота ПСА. Неке компаније могу произвести 99,99% чистог азота (О2≤0,01%). Већа чистоћа је могућа из перспективе технологије производње ПСА азота, али је цена производње превисока и мало је вероватно да ће је корисници прихватити. Стога, употреба технологије производње ПСА азота за производњу азота високе чистоће мора такође додати уређај за пречишћавање после фазе.
Метода пречишћавања азота (индустријска скала)
(1) Метода деоксигенације хидрогенацијом.
Под дејством катализатора, преостали кисеоник у азоту реагује са додатим водоником да би се добила вода, а формула реакције је: 2Х2 + О2 = 2Х2О. Затим се вода уклања помоћу компресора азота под високим притиском, а азот високе чистоће са следећим главним компонентама се добија накнадним сушењем: Н2≥99,999%, О2≤5×10-6, Х2≤1500× 10-6, Х2О≤10,7×10-6. Цена производње азота је око 0,5 јуана/м3.
(2) Метода хидрогенације и деоксигенације.
Ова метода је подељена у три фазе: прва фаза је хидрогенација и деоксигенација, друга фаза је дехидрогенација, а трећа фаза је уклањање воде. Добија се азот високе чистоће следећег састава: Н2 ≥ 99,999%, О2 ≤ 5 × 10-6, Х2 ≤ 5 × 10-6, Х2О ≤ 10,7 × 10-6. Цена производње азота је око 0,6 јуана/м3.
(3) Метода деоксигенације угљеника.
Под дејством катализатора на бази угљеника (на одређеној температури), преостали кисеоник у обичном азоту реагује са угљеником који обезбеђује сам катализатор да би се створио ЦО2. Реакциона формула: Ц + О2 = ЦО2. После следеће фазе уклањања ЦО2 и Х2О добија се азот високе чистоће следећег састава: Н2 ≥ 99,999%, О2 ≤ 5 × 10-6, ЦО2 ≤ 5 × 10-6, Х2О ≤ 10,7 × 10-6. Цена производње азота је око 0,6 јуана/м3.
Треће: мембранско одвајање и производња азота одвајањем ваздуха
Мембранска сепарација и производња азота сепарацијом ваздуха је такође нова грана технологије некриогене производње азота. То је нова метода производње азота која се брзо развила у иностранству 1980-их. Последњих година се промовише и примењује у Кини.
Производња азота за мембранску сепарацију користи ваздух као сировину. Под одређеним притиском, користи различите брзине продирања кисеоника и азота у мембрану од шупљих влакана да одвоји кисеоник и азот за производњу азота. У поређењу са горња два метода производње азота, има карактеристике једноставније структуре опреме, мање запремине, без прекидача вентила, једноставнијег рада и одржавања, брже производње гаса (у року од 3 минута) и погоднијег проширења капацитета.
Међутим, мембране од шупљих влакана имају строжије захтеве за чистоћу компримованог ваздуха. Мембране су склоне старењу и квару и тешко их је поправити. Нове мембране треба заменити.
Производња азота за мембранско одвајање је погоднија за мале и средње кориснике са захтевима чистоће азота од ≤98% и има најбољи однос функције и цене у овом тренутку; када се захтева да чистоћа азота буде већа од 98%, она је за око 30% већа од уређаја за производњу азота за производњу азота са колебањем притиска исте спецификације. Стога, када се азот високе чистоће производи комбиновањем производње азота за сепарацију мембраном и уређаја за пречишћавање азота, чистоћа општег азота је генерално 98%, што ће повећати трошкове производње и оперативне трошкове уређаја за пречишћавање.
Време поста: Јул-24-2024
