空气制氮气课件

1RKSfluid一、概述二、工艺流程三、阀门的应用第1页/共16页1RKSfluid一、概述第1页/共16页12RKSfluid一、概述1、氮气在工业上的应用:

氮气，化学式N2，占大气总量的78.12%。

1.1、氮气在化学工业行业中作为原料气

用做生产石灰氮的原料用做合成氨的原料做合成金属氮化物的原料做合成金属氰化物的原料做合成氮化硅的原料用做包裹TiN涂层的载气第2页/共16页2RKSfluid一、概述1、氮气在工业上的应用:第2页/共23RKSfluid1.2、氮气在化学工业行业中作为保护气

氮气作为惰性气体的一种，用于易燃、易爆、易腐蚀、易氧化物料的保护、输送、密封等，以保障安全生产。

在石化企业如炼油厂中重整、加氢装置的生产，要用纯氮（99.99%）作保护气、置换气，为了保护设备，有的大型机组的密封气要用到氮气。高纯氮气（99.999%）是化纤生产至关重要的气体，主要用作保护气、输送气，防止原料的氧化第3页/共16页3RKSfluid1.2、氮气在化学工业行业中作为保护气34RKSfluid

可以说石化行业是用氮大户，氮气是化工厂的“保安气”。

工业对氮气的大量需求，一般采用空气分离方法。

在空气分离方法中包括深冷法、变压吸附法、膜分离法。第4页/共16页4RKSfluid可以说石化行业是用氮大户，氮42、气体分离制氮工艺技术2.1深冷法分离制氮技术2.1.1分离原理深冷法是先将空气压缩、冷却，并使空气液化，利用氧、氮组分沸点的不同，含氧量越来越高，从而使氧、氮分离，这就是空气精馏此法无论是空气液化或是精馏，都是在120K以下的温度下进行的，故称低温法空气分离。第5页/共16页2、气体分离制氮工艺技术2.1深冷法分离制氮技术第5页/共152.1.2深冷制氮的特点

生产量大、氮气纯度高、电耗低、流程复杂、操作弹性小、安装周期长、基建投资高。设备的制造、安装调试等要求高，一次性投资多，占地面积大，启动时间长(12~24h)第6页/共16页2.1.2深冷制氮的特点生产量大、氮气纯度高、电耗低、62.2变压吸附制氮技术2.2.1分离原理

利用氧和氮在碳分子筛上吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差异及分子筛对氧氮随压力不同具有不同的吸附容量的特性，来实现

氧氮分离。第7页/共16页2.2变压吸附制氮技术2.2.1分离原理第7页/共16页72.2.2变压吸附分离的特点

开停车方便：开车十几分钟左右可按要求获得合格氮气。

操作弹性大；自动化程度高：整个吸附分离过程由PLC或DCS控制，可

以实现无人操作。操作成本较低：主要操作成本为电耗。分子筛寿命长：一般可使用8一10年，无环境污染。

投资省：一次性投资低。第8页/共16页2.2.2变压吸附分离的特点开停车方便：开车十几分钟82.3膜分离制氮技术2.3.1分离原理：

膜法气体分离的基本原理，是根据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率的不同，从而达到分离目的第9页/共16页2.3膜分离制氮技术2.3.1分离原理：第9页/共16页92.3.2膜法空分的特点

能耗低：膜分离制氮的氮气回收率高可靠性高：静态运行，连续运行可靠。

寿命长：膜使用寿命10年以上。技术可靠：有数千台套设备在世界各地运行，使用效果良好。操作弹性大：若需要增加氮气产量，只需增加膜分离器即可。体积小、重量轻：由于膜分离系统结构紧凑，故不需基建投资，安装费用低。瞬间启动：开停车既方便又迅速，操作简便。自动化程度高：产品气的浓度和产量、温度和压力按要求均可以自动控制。对环境无要求：可在恶劣情况、有爆炸气氛下工作。第10页/共16页2.3.2膜法空分的特点1011RKSfluid3、三种工艺技术的比较表基本性能深冷法变压吸附法膜分离法分离介质塔板、填料碳分子筛中空纤维分离原理将空气液化根据氧氮沸点差异进行分离根据碳分子筛对氧、氮分子筛分的作用进行分离利用膜对氮、氧的不同渗透率进行分离消耗H2/120(制高纯氮用)90(制高纯氮用)第11页/共16页11RKSfluid3、三种工艺技术的比较表基本性能深冷法变11基本性能深冷法变压吸附法膜分离法氮气纯度/%99.99995~9998分离介质寿命20年国产8年，进口12年4年维修量1-2年进行一次大修，日常维护量较大，需定期大修切换阀门易损，动作频繁，但维护工作量和故障率小，定期补充分子筛运动部件少，维修和保养工作量小经济适用性气体产品种类多，气体纯度高，适用于大规模制气、用气场合。投资小、能耗低，适用于氮气纯度79%～99.99的中小规模应用场合投资小、能耗低，氮气纯度79%～99.9995的中小规模应用场合第12页/共16页基本性能深冷法变压吸附法膜分离法氮气纯度/%99.99995124、三种制氮技术的综合比较变压吸附和膜分离制氮气，要满足石油、化工行业对高纯氮气的要求，需在其后增设氮气纯化系统。目前的纯化工艺为加氢除氧，加氢除氧在操作和安全要求上比较高，受外界条件制约因素多。在出现事故(如停电)时如果氢气跟不上生产要求，将导致无法生产合格产品。三种制氮工艺技术各有自己优点和缺点。不足之处第13页/共16页4、三种制氮技术的综合比较变压吸附和膜分离制氮13

深冷法

制氮一次性投资大，工艺流程复杂，但该技术成熟，受外界制约因素少，产品质量高，能满足化纤所需要的高纯氮气，能够生产液态氮，在全厂出现故障时，可以作为氮气调峰的手段。最大优点第14页/共16页深冷法制氮一次性投资大，工艺流程复杂，但14大型石化企业的大量用氮，采用深冷法制氮工艺技术仍不失为一种最佳选择，但也可以根据情况，采用深冷法与变压吸附法并联的方式供氮，利用变压吸附法或膜分离法快速起动生产出氮气，再经液化装置，就可以生产出液氮，即“组合式空分设备”。这样非低温制氮设备与液化装置配备，可以快速产液，以充分利用非低温的优势。从而把二者的优势结合起来，达到长周期安全稳定运行的目的。第15页/共16页大型石化企业的大量用氮，采用深冷法制氮工艺技术仍不失15感谢观看！第16页/共16页感谢观看！第16页/共16页1617RKSfluid一、概述二、工艺流程三、阀门的应用第1页/共16页1RKSfluid一、概述第1页/共16页1718RKSfluid一、概述1、氮气在工业上的应用:

氮气，化学式N2，占大气总量的78.12%。

1.1、氮气在化学工业行业中作为原料气

用做生产石灰氮的原料用做合成氨的原料做合成金属氮化物的原料做合成金属氰化物的原料做合成氮化硅的原料用做包裹TiN涂层的载气第2页/共16页2RKSfluid一、概述1、氮气在工业上的应用:第2页/共1819RKSfluid1.2、氮气在化学工业行业中作为保护气

氮气作为惰性气体的一种，用于易燃、易爆、易腐蚀、易氧化物料的保护、输送、密封等，以保障安全生产。

在石化企业如炼油厂中重整、加氢装置的生产，要用纯氮（99.99%）作保护气、置换气，为了保护设备，有的大型机组的密封气要用到氮气。高纯氮气（99.999%）是化纤生产至关重要的气体，主要用作保护气、输送气，防止原料的氧化第3页/共16页3RKSfluid1.2、氮气在化学工业行业中作为保护气1920RKSfluid

可以说石化行业是用氮大户，氮气是化工厂的“保安气”。

工业对氮气的大量需求，一般采用空气分离方法。

在空气分离方法中包括深冷法、变压吸附法、膜分离法。第4页/共16页4RKSfluid可以说石化行业是用氮大户，氮202、气体分离制氮工艺技术2.1深冷法分离制氮技术2.1.1分离原理深冷法是先将空气压缩、冷却，并使空气液化，利用氧、氮组分沸点的不同，含氧量越来越高，从而使氧、氮分离，这就是空气精馏此法无论是空气液化或是精馏，都是在120K以下的温度下进行的，故称低温法空气分离。第5页/共16页2、气体分离制氮工艺技术2.1深冷法分离制氮技术第5页/共1212.1.2深冷制氮的特点

生产量大、氮气纯度高、电耗低、流程复杂、操作弹性小、安装周期长、基建投资高。设备的制造、安装调试等要求高，一次性投资多，占地面积大，启动时间长(12~24h)第6页/共16页2.1.2深冷制氮的特点生产量大、氮气纯度高、电耗低、222.2变压吸附制氮技术2.2.1分离原理

利用氧和氮在碳分子筛上吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差异及分子筛对氧氮随压力不同具有不同的吸附容量的特性，来实现

氧氮分离。第7页/共16页2.2变压吸附制氮技术2.2.1分离原理第7页/共16页232.2.2变压吸附分离的特点

开停车方便：开车十几分钟左右可按要求获得合格氮气。

操作弹性大；自动化程度高：整个吸附分离过程由PLC或DCS控制，可

以实现无人操作。操作成本较低：主要操作成本为电耗。分子筛寿命长：一般可使用8一10年，无环境污染。

投资省：一次性投资低。第8页/共16页2.2.2变压吸附分离的特点开停车方便：开车十几分钟242.3膜分离制氮技术2.3.1分离原理：

膜法气体分离的基本原理，是根据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率的不同，从而达到分离目的第9页/共16页2.3膜分离制氮技术2.3.1分离原理：第9页/共16页252.3.2膜法空分的特点

能耗低：膜分离制氮的氮气回收率高可靠性高：静态运行，连续运行可靠。

寿命长：膜使用寿命10年以上。技术可靠：有数千台套设备在世界各地运行，使用效果良好。操作弹性大：若需要增加氮气产量，只需增加膜分离器即可。体积小、重量轻：由于膜分离系统结构紧凑，故不需基建投资，安装费用低。瞬间启动：开停车既方便又迅速，操作简便。自动化程度高：产品气的浓度和产量、温度和压力按要求均可以自动控制。对环境无要求：可在恶劣情况、有爆炸气氛下工作。第10页/共16页2.3.2膜法空分的特点2627RKSfluid3、三种工艺技术的比较表基本性能深冷法变压吸附法膜分离法分离介质塔板、填料碳分子筛中空纤维分离原理将空气液化根据氧氮沸点差异进行分离根据碳分子筛对氧、氮分子筛分的作用进行分离利用膜对氮、氧的不同渗透率进行分离消耗H2/120(制高纯氮用)90(制高纯氮用)第11页/共16页11RKSfluid3、三种工艺技术的比较表基本性能深冷法变27基本性能深冷法变压吸附法膜分离法氮气纯度/%99.99995~9998分离介质寿命20年国产8年，进口12年4年维修量1-2年进行一次大修，日常维护量较大，需定期大修切换阀门易损，动作频繁，但维护工作量和故障率小，定期补充分子筛运动部件少，维修和保养工作量小经济适用性气体产品种类多，气体纯度高，适用于大规模制气、用气场合。投资小、能耗低，适用于氮气纯度79%～99.99的中小规模应用场合投资小、能耗低，氮气纯度79%～99.9995的中小规模应用场合第12页/共16