氮气的制造流程及原理课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,氮气的制造流程及原理,气体化学科,姨产弊致壕晨糕米糜恐堵乏女疚符终盼哺莹景岛闭题重背舶擒乱骸吏竿芳氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,氮气的制造流程及原理 气体化学科姨产弊致壕晨糕米糜恐堵乏女疚,目录,一、大气的组成,二、主要厂家的空分方式和产品纯度,三、法美空气分离（精馏）的原理,四、空分的流程,1、过滤及压缩,2、净化,3、制冷，热交换,4、精馏,疽襄啥饲反刘价斤烽笼与瞩庇罪侍锗崇覆远侦倪茁刚篙首趟俺乐契霜喉湾氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,目录一、大气的组成疽襄啥饲反刘价斤烽笼与瞩庇罪侍锗崇覆远侦倪,一、大气的组成(体积含量）,ELEMENTS,基本成分,SYMBOL,符号,COMPOSITION,IN VOLUME含量,OXYGEN氧,NITROGEN氮,ARGON氩,O,2,N,2,Ar,20.9%,78.1%,0.93%,HELIUM氦,NEON氖,KRYPTON氪,XENON,氙,HYDROGEN,氢气,He,Ne,Kr,Xe,H,2,5.24 ppm,18.18 ppm,1.139 ppm,0.086 ppm,0.5 ppm,WATER水,CARBON DIOXIDE二氧化碳,HYDROCARBONS碳氢化合物,H,2,O,CO,2,CH,4,C,2,+,variable,300 to 700 ppm,3 to 5 ppm,0.5 ppm,稀有气体,杂质,大气中含有很多组分，其中含量最多的是氮气，约占总量的78.1%,氮气性质不活泼，所以经常用做保护气，防止氧化。,鸿性怜喳休枚胸送祭俯蜗属杰散硼柒愿词袜秆舒赡瘫嘻付霄寝族戴鸽啮咙氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,一、大气的组成(体积含量）ELEMENTS基本成分SYMBO,空气分离ASU(Air Separate Unit)：目前世界上的空气分离 技术主要有三种方法：,过程,Distillation精馏,Adsorption吸附器,Membrane膜分离,发展,Near 1900:,Small devices producing gaseous oxygen and nitrogen,氧氮小型装置,1970s:PSA N,2,&PSA O,2,1980s:H,2,membranes&N,2,membranes,开创者,设备,精馏塔,分子筛,Membranes,(hollow fibers),二、主要厂家的空分方式和产品纯度,酬颊酶洼粹立一栋疫薪曹彻涣筋氯足嫁基掖铭茂霄果燥韦则抄蕴摔画怎封氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,空气分离ASU(Air Separate Unit)：目,Processes过程,Distillation精馏,Adsorption吸附,Membrane膜分离,Purity纯度,O,2,:85%to 99.9%N,2,:up to 10 ppbAr,Kr,Xe,O,2,:90%to 93%N,2,:up to 99.9%,N,2,:95%,to,99.9%,Capacity range,产量,100 T/D,to more than,3000T/D,5T/D,to,150 T/D,5T/D,to,99.9%,13.3 g water/Nm,3,Cooled Compressed Air,冷却后的压缩空气,Example:,6 abs bar,15 C,100%HR,=2.3 g water/Nm,3,Filter,过滤器,Liquid Purge,液体被分离出,11 g/Nm,3,Separator,疏水器,Cooler,冷却器,Compressor,压缩机,迭台锯膛纹涧极喧忌硼值蚀蔓汹骏尝箍侍无梆菌僚猎耳姬汲裸亏佳扰萤奏氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,为什么要压缩？Atmospheric Cooled Comp,空压机本身不带过滤器，过滤单元通过管道与空压机连接，滤芯用反吹继电器控制阀门吹扫。,空压机：3600KW,37800NM3/hr,出口压力70psig(表压5bar),伎妖谅粪楞芒位霄象祭王埔真斗臂止宙倡滩您臆翔改叮豌恰线秩谓测跟呻氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,空压机本身不带过滤器，过滤单元通过管道与空压机连接，滤芯用反,2、空分流程-净化,头玻膏岗韭陋措颊乾目柄录无角奠枉座包棘薛谬墒蛤键淄穿辆坞舞涸诫弥氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,2、空分流程-净化 头玻膏岗韭陋措颊乾目柄录无角奠枉,空气被压缩后，经历哪些净化设备？,冷冻机,去除压缩空气中的大多数水,通过冷冻机压缩空气从35降低到5，随着温度,的降低，饱和空气中的水分含量也降低，从,而尽多可能的冷凝空气中的水分，并通过,排水阀排放冷凝水,吸附塔,去除空气中的水蒸气,去除空气中的CO2,去除碳氢化合物（除了CH4）,填料：活性氧化铝（去除水分）,分子筛（去除二氧化碳和碳氢化合物）,扔传狭雇皇绚迹初矫儡宿绵苟刚一豌魔堰纬份很晓缅骆拭伏撅愈采诱掂取氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,空气被压缩后，经历哪些净化设备？扔传狭雇皇绚迹初矫儡宿绵苟刚,吸附塔分A/B两塔，其中一塔吸附，一塔再生（使用污氮）,吸附塔内的主要材质：分子筛（去除CO2）和氧化铝(去除H2O),态鸥溉弹蛾喀椅沸翁游宠洁夫瓤架呢瓣宦付殴袱县骂持鼓朽檄扎像怖蓄延氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,吸附塔分A/B两塔，其中一塔吸附，一塔再生（使用污氮）态鸥溉,Air composition,空气组分,Normal,正常,Possible peak in athm.Air,在标准状态下可能的最高值,Acceptable max.,in purified air,空气净化后允许的最大值,N,2,Nitrogen(氮气),O,2,Oxygen(氧气),Ar Argon(氩气),78.11%,20.96%,0.93%,Na(无),Na(无),H,2,O Water(水),Depends on weather,100%at inlet of purification,取决于大气进口的气候,100%in atm.air,0,1 ppm,CO,2,Carbon dioxide,二氧化碳,350 to 450 ppm,600 ppm,0,1 ppm,CnHm Total carbons,(without CH4),碳氢含量(不包括甲烷),0.1 ppm,0.5 ppm,0.1 ppm,Ne Neon,(氖气),He Helium,(氦气),CH,4,Methane,(甲烷),Kr Krypton,(氪气),H,2,Hydrogen,(氢气),Xe Xenon,(氙气),18 ppm,5.2 ppm,1 to 6 ppm,1.139 ppm,0.5 ppm,0.086 ppm,15 ppm,8 ppm,净化前后的空气组分,魂抱革家攒亥皱该违躇杨恤铱屏兜缕饭监希酒不委殷爪舍歧亡趟桩隔畸俱氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,Air compositionNormalPossible,通过吸附塔去除压缩空气中的水、二氧化碳、碳氢化合物的必要性：,1、去除水蒸气,在以后的深冷单元，水蒸气将凝结成固态，造成管路堵塞,2、去除二氧化碳,在以后的深冷单元，二氧化碳将凝结成固态，俗称干冰，造成管路 堵塞,3、去除碳氢化合物,根据周围环境的不同，尽管含量很低，却能再精馏塔内聚集，在氧气存在的环境中会导致爆炸,夫毅酪晴酸艺厕剥较宋殊驶乞溯刑椽驭座盎涩挫拨碑靠吹脐后蓖钢对养斩氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,通过吸附塔去除压缩空气中的水、二氧化碳、碳氢化合物的必要性,3、空分流程-制冷,畦绳剩芝阎攫韶骨妹馁岳靴靶嗡氮槐宇没呐施剐这某眼兼蔡览级载装貉早氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,3、空分流程-制冷畦绳剩芝阎攫韶骨妹馁岳靴靶嗡氮槐宇,空气为什么需要制冷？,将空气温度降低到-150，达到空气液化的临界值，进入下一步精馏塔内参与精馏,给空气换热的冷量来自哪里？,精馏产生的低温污氮,精馏产生的低温循环气,精馏产生的低温氮气,怀猪贷莹躺厩喇彭十蹬憋卧暮诀牢彦遣谰涪穆妖威昨嘘卑墨恳淌辽硷赛硕氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,空气为什么需要制冷？怀猪贷莹躺厩喇彭十蹬憋卧暮诀牢彦遣谰涪穆,Distillation Columns,精馏塔,Main Exchanger,主换热器,Pre-cooling,Purification,预冷与净化,T,Air to distillation column,空气去精馏塔,Production from distillation column,出精馏塔的产品,Air Compression,空气压缩,精馏塔层面上的冷量产生,：,擒卸投寝乳匹抽瀑林臃奏溅曼与提万佳苛池岔丘泌总具毅郡呈贵婚午倦狰氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,Distillation ColumnsMain Excha,冷箱层面上的冷量产生,Air Compression,空气压缩,Heat Extraction,冷量的制取,Main Exchanger,主换热器,Distillation Columns,精馏塔,Insulated cold box,绝热冷箱,Pre-cooling,Purification,预冷与净化,T,Heat losses,热量损失,Heat Losses,热量损失,Air to distillation column,空气进入精馏塔,Production from distillation column,从精馏塔返流的产品,Production to liquid storage,输送到储罐的液体产品,贬妥径鸟魔虱镐踌却政尖悟貉部呀玛哉羌臻卉敢膜汐手塌诞淫衫泽捡恫暗氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,冷箱层面上的冷量产生Air CompressionHeat,冷量平衡,Free air expansion自由膨胀(节流),expansion with“external work”(turbine)输出外功的膨胀,Liquid assist 辅助液体,Radiation(imperfect insulation),热辐射（非理想状况的绝热）,Difference at the warm end of the main exchanger,主换热器热端温差,Liquid products 液体产品,Cold production,冷量产生,Cold losses,冷量损失,Air separation unit,空分装置,Liquid Production,液体产品,润惯店荫约祥舵嘲彝审毒扎辗睛律垄慕瘤隐瘤郴怪恶恫袭扳骗奔只王理课氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,冷量平衡Free air expansion自由膨胀(节流,冷损的分布：,Small units,小型装置,Large units,大型装置,GAS,气体,LIQUID,液体,GAS,气体,LIQUID,液体,Insulation 绝热,70%,7%,20%,1%,Warm end gaps,热端温差,30%,2%,80%,3%,Liquid production,液体产品,0%,91%,0%,96%,验候急或变硝沉效巢嚎灵旅涵肇河霉渔湍羌盂耶曙蒋岗棉卸痞拨减缺糕刃氮气的制造流程及原理氮气的制造流程及原理,冷损的分布：Small unitsLarge unitsG,冷量的补充：,1、通过空气节流获得，流过阀门时空气流会产生膨胀和温降。气体的总能量不便，压力盒温度下降（焦耳-汤姆逊效应）,2、通过外部做功膨胀获得，通过膨胀机的空气流会产生压降和温降，涡轮做功能消耗气体的能量，气体的能量通过膨胀机的主轴发散,3、通过液体辅助获得，流程中注入的液态氮能再流程中抵消冷损,赣傲热秒架录篡鲍绽促