空分制氮工艺全解

空分作为化工生产中重要的一个环节,其产生的工业气体用途广泛,作用重大.以空气为原料，利用物理的方法，将其中的氧和氮分离而获得。工业中有三种，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA或变压吸附式)和膜空分法（中空纤维膜分离）。山东中天科技工程有限公司拥有丰富的空分制氮设计经验，可以根据客户实际需要进行工艺设计和设备选型等相关业务，可提供设计、采购、施工一站式交钥匙服务。下面由我们给您讲解一下空分工艺的种类、优缺点、相应的设计规范，组成、和最终的产品要求。

深冷空分制氮工艺

深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm³／h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20％～50％。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。

分子筛空分制氮工艺
分子筛空分制氮也叫PSA或变压吸附式，以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在3000Nm³／h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。

膜空分制氮工艺
膜空分制氮也叫中空纤维膜分离，是以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点，它特别适宜于氮气纯度≤99.5％的中、小型氮气用户，有最佳功能价格比。而氮气纯度在98%以上时，它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上。其实，空气分离的方法可分为低温和非低温两种，其中非低温空气分离方法包括吸附、膜分离、化学分离法。由于目前在大规模制取氧、氮气液产品，尤其是高纯度产品方面低温分离法具有无法取代的竞争优势，而且只有低温分离法才具有可同时生产氩等稀有气体产品的能力，故低温法在空气分离的工业应用中占据非常重要的地位。

空分制氮系统的设计的主要标准规范

主要参考标准有：GB5003、SH/T 3106— 2019、JB/T11006、JB/T 6427-2015、QSH 0700-2008等

压力容器的设计应符合TSG21、GB/T150、GB/T151、JB/T4734、NB/T47006、NB/T47041和NB/T47042的规定。

压力管道和压力管件的设计应符合GB/T20801、TSG D0001、TSG D2001、TSGD3001的规定。

机组应适应所在地的安装环境及自然气候条件，并能安全、稳定、连续、全负荷运行，机组日常操作和维修应有足够的安全空间。

轴流、离心压缩机及膨胀机应符合JB/T6443的规定，汽轮机应符合GB/T28574的规定，离心式氧气压缩机应符合JB/T11848的规定。

低温液体泵应符合JB/T9073或JB/T9076的规定。

低温截止阀、节流阀应符合JB/T9081的规定，氧气阀门应符合GB50030的规定。

空分设备主要组成：

空分设备通常由原料空气过滤器、原料空气压缩机组、空气（氮气）增压机组、汽轮机组、空气预冷系统、增压透平膨胀机组、分馏塔系统、液体贮存气化系统、氧气透平压缩机组、氮气压缩机组、仪表控制系统、电气控制系统等组成。

产品基本性能要求：

空分设备连续运行时间不少于2年。

空分设备氧产品纯度（体积分数）不小于99.6%。

空分设备在考核设计工况下的运行能耗应不大于考核设计值的104%。

空分设备从透平膨胀机启动到氧产品纯度合格的启动时间不大于72h。

空分设备的噪声排放限值应符合GB12348的规定。

上述性能要求在合同技术协议另有规定时，按合同规定执行。

山东中天科技工程有限公司可以为您提供全套空分制氮工艺服务，详情了解请关注中天设计网。