宏博凈化：工業(yè)制氮的幾種方法

工業(yè)用氮?dú)獾闹迫∈且钥諝鉃樵?，將其中的氧氮分離而獲得，主要方法有深冷法、變壓吸附法及膜分離法等。

1、深冷法

工業(yè)上的大規(guī)模制氮通常采用傳統(tǒng)的深冷法。深冷法是以空氣為原料，在深冷空分裝置中，把空氣深冷液化，利用氧和氮的沸點(diǎn)不同，進(jìn)行精餾分離而獲得。

深冷法作為一種傳統(tǒng)的空分技術(shù)，已經(jīng)為人類服務(wù)了幾十年，它至今還是我國(guó)工業(yè)上氮?dú)夤?yīng)的主要來(lái)源。由于深冷法的工業(yè)化時(shí)間比較長(zhǎng)，人們對(duì)其認(rèn)識(shí)比較成熟，而且它具有其它方法無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)，如產(chǎn)氣量大，產(chǎn)品氮?dú)饧兌雀?，運(yùn)行穩(wěn)定，在提取氮?dú)獾耐瑫r(shí)獲得氧、氬等其它氣體，這也是深冷相對(duì)于其它方法的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。因此，深冷法在大中型空分中仍占據(jù)主導(dǎo)地位。

但它的工藝流程復(fù)雜，設(shè)備的制造、安裝調(diào)試等要求高，一次性投資多，基建費(fèi)用高，占地面積大，產(chǎn)氣較慢（12~24小時(shí)），深冷法適宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，而在中小規(guī)模制氮就顯得不很經(jīng)濟(jì)。

2、變壓吸附法

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption簡(jiǎn)稱PSA）氣體分離技術(shù)中非低溫氣體分離技術(shù)的重要分支。自60年代末，70年代初在國(guó)外已經(jīng)得到迅速的發(fā)展。變壓吸附制氮是以空氣為原料，用碳分子篩作為吸附劑，運(yùn)用變壓吸附原理，利用碳分子篩對(duì)氧和氮的選擇性吸附，使氧氮分離從而獲得氮?dú)狻?/p>

變壓吸附法制氮和傳統(tǒng)的深冷法制氮相比，具有顯著的特點(diǎn)：吸附在常溫下進(jìn)行，不涉及絕熱問(wèn)題，工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備制造容易，裝置小巧，占地少，即使用現(xiàn)成的空余地，即可安放，開(kāi)停車方便，啟動(dòng)迅速，產(chǎn)氣快（15~30分鐘），能耗少，運(yùn)行成本低，投資省，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，撬裝方便，裝置適應(yīng)性好，產(chǎn)品氣可按要求進(jìn)行純度調(diào)節(jié)等。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，在小于3000Nm3/hr的制氮裝置中，變壓吸附優(yōu)于深冷。在市場(chǎng)上，1000Nm3/hr以下的制氮裝置頗具競(jìng)爭(zhēng)力，它受到中小型用戶的歡迎。

3、膜分離法

膜分離空分是80年代國(guó)外興起的高新技術(shù)，屬于高分子材料科學(xué)，它是21世紀(jì)十大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，國(guó)際上有“誰(shuí)掌握了膜技術(shù)，誰(shuí)就掌握了化工的未來(lái)”的說(shuō)法。該技術(shù)雖起步較晚，但發(fā)展較快，在國(guó)內(nèi)的推廣運(yùn)用是近幾年的事。

膜分離的基本原理是以空氣為原料，在一定壓力下，利用氧和氮等不同性質(zhì)的氣體在中空纖維膜的不同滲透速率來(lái)使氧和氮分離的。膜分離制氮和上述兩種制氮方法相比，具有裝置結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，體積更小，無(wú)切換閥門，操作和維護(hù)管理更方便，產(chǎn)氣速度更快，增擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)。但是中空纖維膜對(duì)壓縮空氣的清潔要求更高，膜的過(guò)濾芯容易老化和腐蝕而失效，往往難以修復(fù)，需要更換新膜。而且，目前中空纖維膜需從國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格昂貴。

膜分離制氮比較適合于要求氮?dú)饧兌取?8%的中小型氮?dú)庥脩?，具有的功能價(jià)格比。然而當(dāng)要求氮?dú)饧兌雀哂?8%時(shí)，它和同規(guī)格的變壓吸附裝置相比，其價(jià)格要高出30%左右。

綜上所述，從制取方式，安裝、操作、維護(hù)難易程度，制造、使用成本等各方面對(duì)比來(lái)看， PSA制氮機(jī)有著投資小、使用簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于氮?dú)庥昧繛橹行⌒停ㄐ∮?000Nm3/hr）的客戶來(lái)說(shuō)，尤其具有優(yōu)勢(shì)。

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