Ilm-fan va texnologiya taraqqiyoti va iqtisodiyotning rivojlanishi bilan azotni qo'llash ko'lami kundan-kunga kengayib, ko'plab sanoat tarmoqlariga va kundalik hayotga kirib bordi.
Azot havoning asosiy tarkibiy qismi bo'lib, havoning taxminan 78% ni tashkil qiladi. Elementar azot N2 normal sharoitda rangsiz va hidsiz gazdir. Standart holatda gaz zichligi 1,25 g/l ni tashkil qiladi. Erish nuqtasi -210 ℃ va qaynash nuqtasi -196 ℃. Suyuq azot past haroratli sovutgich (-196 ℃).
Bugun biz uyda va xorijda azot ishlab chiqarishning bir necha asosiy usullarini tanishtiramiz.
Sanoat miqyosida azot ishlab chiqarishning uchta umumiy usuli mavjud: kriyojenik havo ajratish azot ishlab chiqarish, bosim o'zgaruvchan adsorbsion azot ishlab chiqarish va membranani ajratish azotini ishlab chiqarish.
Birinchisi: Kriogen havoni ajratish azot ishlab chiqarish usuli
Kriogen havo ajratish azot ishlab chiqarish deyarli bir necha o'n yillik tarixga ega bo'lgan an'anaviy azot ishlab chiqarish usuli hisoblanadi. U havoni xom ashyo sifatida ishlatadi, uni siqadi va tozalaydi, so'ngra havoni suyuq havoga suyultirish uchun issiqlik almashinuvidan foydalanadi. Suyuq havo asosan suyuq kislorod va suyuq azot aralashmasidir. Suyuq kislorod va suyuq azotning turli qaynash nuqtalari ularni azot olish uchun suyuq havoni distillash orqali ajratish uchun ishlatiladi.
Afzalliklari: katta gaz ishlab chiqarish va mahsulot azotining yuqori tozaligi. Kriogen azot ishlab chiqarish nafaqat azotni, balki suyuq azotning texnologik talablariga javob beradigan va suyuq azotni saqlash tanklarida saqlanishi mumkin bo'lgan suyuq azotni ham ishlab chiqishi mumkin. Vaqti-vaqti bilan azot yuki yoki havo ajratish uskunasining kichik ta'mirlanishi mavjud bo'lganda, saqlash tankidagi suyuq azot bug'lashtirgichga kiradi va isitiladi, so'ngra texnologik birlikning azotga bo'lgan talabini qondirish uchun mahsulot azot quvur liniyasiga yuboriladi. Kriogen azot ishlab chiqarishning ishlash davri (ikkita katta isitish orasidagi intervalni nazarda tutadi) odatda 1 yildan ortiq, shuning uchun kriogen azot ishlab chiqarish odatda kutish rejimi sifatida hisoblanmaydi.
Kamchiliklari: Kriogen azot ishlab chiqarish ≧99,999% tozalik bilan azot ishlab chiqarishi mumkin, ammo azotning tozaligi azot yuki, tovoqlar soni, tovoqlar samaradorligi va suyuq havodagi kislorod tozaligi bilan cheklangan va sozlash oralig'i juda kichik. Shuning uchun, kriyojenik azot ishlab chiqarish uskunalari to'plami uchun mahsulot tozaligi asosan aniq va sozlash uchun noqulay. Kriogen usul juda past haroratlarda amalga oshirilganligi sababli, uskunani normal ishga tushirishdan oldin sovutishdan oldin ishga tushirish jarayoni bo'lishi kerak. Ishga tushirish vaqti, ya'ni ekspanderning ishga tushirilishidan azotning tozaligi talabga yetguncha vaqt, odatda 12 soatdan kam emas; uskunani kapital ta'mirlashga kirishdan oldin, u isitish va eritish vaqtiga ega bo'lishi kerak, odatda 24 soat. Shuning uchun kriyojenik azot ishlab chiqarish uskunasi tez-tez ishga tushmasligi va to'xtatilmasligi kerak va uzoq vaqt davomida uzluksiz ishlashi tavsiya etiladi.
Bundan tashqari, kriyojenik jarayon murakkab, katta maydonni egallaydi, yuqori infratuzilma xarajatlariga ega, maxsus texnik xizmat ko'rsatish kuchlarini talab qiladi, ko'p sonli operatorlarga ega va gazni sekin ishlab chiqaradi (18 dan 24 soatgacha). Bu yirik sanoat azot ishlab chiqarish uchun javob beradi.
Ikkinchidan: Bosimning o'zgaruvchan adsorbsiyasi (PSA) azot ishlab chiqarish usuli
Bosimli Swing Adsorbsion (PSA) gazni ajratish texnologiyasi kriogen bo'lmagan gazni ajratish texnologiyasining muhim tarmog'idir. Bu kriogen usuldan ko'ra oddiyroq havo ajratish usulini topish uchun odamlarning uzoq muddatli harakatlari natijasidir.
1970-yillarda G'arbiy Germaniyaning Essen Mining kompaniyasi uglerod molekulyar elaklarini muvaffaqiyatli ishlab chiqdi, bu PSA havo ajratish azot ishlab chiqarishni sanoatlashtirishga yo'l ochdi. So'nggi 30 yil ichida ushbu texnologiya tez rivojlandi va etuk bo'ldi. Kichik va o'rta o'lchamdagi azot ishlab chiqarish sohasida kriyojenik havoni ajratishning kuchli raqibiga aylandi.
Bosimning tebranishli adsorbsion azot ishlab chiqarishida xom ashyo sifatida havo va adsorbent sifatida uglerod molekulyar elak ishlatiladi. U uglerod molekulyar elakning havodagi kislorod va azotni selektiv adsorbsiyasi xususiyatlaridan foydalanadi va azot hosil qilish uchun xona haroratida kislorod va azotni ajratish uchun bosimning o'zgaruvchan adsorbsiyasi (bosim adsorbsiyasi, bosimni pasaytirish desorbsiyasi va molekulyar elak regeneratsiyasi) printsipidan foydalanadi.
Kriogen havo ajratish azot ishlab chiqarish bilan solishtirganda, bosim tebranishi adsorbsion azot ishlab chiqarish muhim afzalliklarga ega: adsorbsion ajratish xona haroratida amalga oshiriladi, jarayon oddiy, uskunalar ixcham, oyoq izi kichik, boshlash va to'xtatish oson, u tez boshlanadi, gaz ishlab chiqarish tez (odatda taxminan 30 daqiqa), energiya iste'moli kichik, foydalanish qiymati past, avtomatlashtirish darajasi yuqori, foydalanish va texnik xizmat ko'rsatish qulay, skidni o'rnatish qulay, maxsus poydevor yo'q. talab qilinadi, mahsulot azot tozaligi ma'lum bir diapazonda sozlanishi va azot ishlab chiqarish ≤3000Nm3 / soat ni tashkil qiladi. Shuning uchun bosim o'zgaruvchan adsorbsion azot ishlab chiqarish, ayniqsa, intervalgacha ishlash uchun javob beradi.
Biroq, hozircha mahalliy va xorijiy hamkasblar PSA azot ishlab chiqarish texnologiyasidan foydalangan holda faqat 99,9% (ya'ni, O2≤0,1%) tozalikdagi azotni ishlab chiqarishi mumkin. Ba'zi kompaniyalar 99,99% sof azot (O2≤0,01%) ishlab chiqarishi mumkin. PSA azot ishlab chiqarish texnologiyasi nuqtai nazaridan yuqoriroq tozalik mumkin, ammo ishlab chiqarish narxi juda yuqori va foydalanuvchilar buni qabul qilishlari dargumon. Shuning uchun, yuqori toza azot ishlab chiqarish uchun PSA azot ishlab chiqarish texnologiyasidan foydalanish, shuningdek, keyingi bosqichda tozalash moslamasini qo'shishi kerak.
Azotni tozalash usuli (sanoat miqyosi)
(1) Gidrogenatsiyani deoksigenatsiyalash usuli.
Katalizator ta'sirida azotdagi qoldiq kislorod qo'shilgan vodorod bilan reaksiyaga kirishib, suv hosil qiladi va reaktsiya formulasi: 2H2 + O2 = 2H2O. Keyin, suv yuqori bosimli azotli kompressor kuchaytirgichi tomonidan chiqariladi va quyidagi asosiy komponentlarga ega yuqori tozalikdagi azot keyingi quritish orqali olinadi: N2≥99,999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7×10-6. Azot ishlab chiqarish narxi taxminan 0,5 yuan / m3 ni tashkil qiladi.
(2) Gidrogenatsiya va deoksigenatsiya usuli.
Bu usul uch bosqichga bo'linadi: birinchi bosqich - gidrogenatsiya va deoksigenatsiya, ikkinchi bosqich - dehidrogenatsiya, uchinchi bosqich - suvni olib tashlash. Quyidagi tarkibga ega yuqori tozalikdagi azot olinadi: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Azot ishlab chiqarish narxi taxminan 0,6 yuan / m3 ni tashkil qiladi.
(3) Uglerodni kislorodsizlantirish usuli.
Uglerodli katalizator taʼsirida (maʼlum bir haroratda) oddiy azotdagi qoldiq kislorod katalizatorning oʻzi tomonidan taqdim etilgan uglerod bilan reaksiyaga kirishib, CO2 hosil qiladi. Reaktsiya formulasi: C + O2 = CO2. CO2 va H2O ni olib tashlashning keyingi bosqichidan so'ng quyidagi tarkibga ega yuqori toza azot olinadi: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Azot ishlab chiqarish narxi taxminan 0,6 yuan / m3 ni tashkil qiladi.
Uchinchidan: Membranani ajratish va havoni ajratish azot ishlab chiqarish
Membranni ajratish va havoni ajratish azot ishlab chiqarish ham kriogen bo'lmagan azot ishlab chiqarish texnologiyasining yangi tarmog'idir. Bu 1980-yillarda xorijda tez rivojlangan azot ishlab chiqarishning yangi usuli. So'nggi yillarda Xitoyda targ'ib qilinib, qo'llanildi.
Membranni ajratish azot ishlab chiqarish xom ashyo sifatida havodan foydalanadi. Muayyan bosim ostida azot hosil qilish uchun kislorod va azotni ajratish uchun ichi bo'sh tolali membranada kislorod va azotning turli o'tkazuvchanlik tezligidan foydalanadi. Yuqoridagi ikkita azot ishlab chiqarish usuli bilan solishtirganda, u oddiyroq uskuna tuzilishi, kichikroq hajm, almashtirish klapanining yo'qligi, oddiyroq ishlatish va texnik xizmat ko'rsatish, tezroq gaz ishlab chiqarish (3 daqiqa ichida) va qulayroq quvvatni kengaytirish xususiyatlariga ega.
Biroq, ichi bo'sh tolali membranalar siqilgan havoning tozaligiga nisbatan qattiqroq talablarga ega. Membranalar qarish va ishdan chiqishga moyil bo'lib, ularni tiklash qiyin. Yangi membranalarni almashtirish kerak.
Membranni ajratish azot ishlab chiqarish ≤98% azot tozaligi talablari bo'lgan kichik va o'rta foydalanuvchilar uchun ko'proq mos keladi va hozirgi vaqtda eng yaxshi funktsiya-narx nisbatiga ega; azotning tozaligi 98% dan yuqori bo'lishi kerak bo'lganda, u bir xil spetsifikatsiyadagi bosimli tebranish adsorbsion azot ishlab chiqarish qurilmasidan taxminan 30% yuqori. Shuning uchun, membranani ajratish azotini ishlab chiqarish va azotni tozalash moslamalarini birlashtirish orqali yuqori toza azot ishlab chiqarilganda, umumiy azotning tozaligi odatda 98% ni tashkil qiladi, bu esa tozalash moslamasining ishlab chiqarish narxini va foydalanish xarajatlarini oshiradi.
Xabar vaqti: 24-iyul-2024
