深冷空分制氮是什么（典型工艺流程）

　　深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有几十年的历史。它以空气为原料，经压缩、净化后，通过热交换液化成液态空气。液体主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，将液体和空气精馏得到氮气。

　　典型工艺流程

　　整个过程由空气压缩净化、空气分离和液氮汽化组成。

　　1、空气压缩和净化

　　灰尘和机械杂质经空气过滤器去除后，进入空气压缩机，压缩至所需压力，然后送入空气冷却器降低空气温度。然后进入空气干燥净化器，去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物。

　　2、空气分离

　　净化后的空气进入空分塔内的主换热器，被返回气体(产品氮气和废气)冷却至饱和温度，送入蒸馏塔底部，在塔顶得到氮气。液态空气经节流后送入冷凝蒸发器蒸发，同时蒸馏塔送出的部分氮气被冷凝。冷凝的液氮一部分作为蒸馏塔的回流液，另一部分作为液氮产品排出空分塔。

　　冷凝蒸发器排出的废气经主换热器再加热至130K左右，进入膨胀机膨胀制冷，为空分塔提供冷量。膨胀后的气体一部分用于分子筛得再生和吹风冷却，然后通过消音器排入大气。

　　3、液氮的蒸发

　　来自空气分离塔的液氮储存在液氮储罐中。空分设备检修时，储罐中的液氮在汽化器中加热后送入产品氮气管道。

　　深冷制氮可以生产纯度≥99.999%的氮气。

　　深冷制氮可以生产纯度≥99.999%的氮气。氮气的纯度受氮气负荷、塔板数、塔板效率和液态空气中氧气纯度的限制，调节范围小。

　　因此，对于一套深冷氮气生产设备，产品纯度基本确定，不方便调整。

　　深冷氮气发生器装置中包含的主要设备

　　1、空气过滤

　　为了减少空气压缩机内部机械运动表面的磨损并确保空气质量，空气在进入空气压缩机之前必须通过空气过滤器，以去除其中包含的灰尘和其他杂质。空气压缩机入口空气通常使用粗滤器或中滤器。

　　2、空气压缩机

　　根据工作原理，空气压缩机可分为两类:音量型和速度型。空气压缩机多采用往复活塞空气压缩机、离心空气压缩机、螺杆空气压缩机。

　　3、空气冷却器

　　用于压缩空气进入空气干燥净化器和空气分离塔前降温，避免进入塔内温度波动大，分离出压缩空气中的大部分水分。一般采用氮气水冷器(由水冷塔和空冷塔组成:水冷塔用空分塔废气冷却循环水，空冷塔用水冷塔循环水冷却空气)和氟利昂空冷器。

　　4、空气干燥净化器

　　压缩空气经过空气冷却器后仍含有一定量的水、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物。空气分离塔内沉积的冷冻水和二氧化碳会堵塞通道、管道和阀门，液氧中积聚的乙炔有爆炸危险，粉尘会磨损运行的机械。为了保证空分设备的长期安全运行，必须设置专门的净化设备来去除这些杂质。最常见的空气净化方法是吸附和冷冻。分子筛吸附法在我国中小型氮肥厂应用广泛。

　　5、空气分离塔

　　空分塔主要包括主换热器、液化器、精馏塔、冷凝蒸发器等。主换热器、冷凝蒸发器、液化器均为倾斜板式换热器，是一种平均温差小、换热效率高达98-99%的新型全铝金属组合壁换热器。精馏塔为空分设备，塔设备类型按内件划分。设有筛板塔、泡罩塔和填料塔。筛板因其结构简单、制造方便、塔板效率高而被广泛应用于空分蒸馏塔中。填料塔主要用于直径小于0.8m，高度小于7m的精馏塔。鼓泡塔由于结构复杂，制造困难，很少使用。

　　6、涡轮膨胀机

　　是氮气发生器用来产生冷能的旋叶机，是低温使用的燃气轮机。膨胀机根据气体在叶轮内的流动方向分为轴向流、径向流和径向轴向流。根据气体在叶轮内是否持续膨胀，可分为反击式和冲击式，以持续膨胀为反击式，以非持续膨胀为冲击式。单级径向轴流反击式透平膨胀机广泛应用于空分设备中。深冷空分制氮设备复杂，占地面积大，基建费用高，一次性投资高，运行费用高，产气慢(12~24h)，安装要求高，周期长。考虑设备、安装、基建等因素，3500Nm3/h以下设备同规格PSA装置投资规模比深冷空分装置低20%~50%。深冷制氮机适用于大规模工业制氮，而中小规模制氮不经济。