二、 深冷制氮的工藝流程和設(shè)備簡(jiǎn)介
1、深冷制氮的典型工藝流程：
整個(gè)流程由空氣壓縮及凈化、空氣分離、液氮汽化組成，見(jiàn)圖-1。
⑴ 空氣壓縮及凈化
空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器清除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)后進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，壓縮至所需壓力，然后送入空氣冷卻器，降低空氣溫度。再進(jìn)入空氣干燥凈化器，除去空氣中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳?xì)浠衔铩?/span>
⑵ 空氣分離：
凈化后的空氣進(jìn)入空分塔中的主換熱器，被返流氣體（產(chǎn)品氮?dú)狻U氣）冷卻至飽和溫度，送入精餾塔底部，在塔頂部得到氮?dú)猓嚎战?jīng)節(jié)流后送入冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)，同時(shí)冷凝由精餾塔送來(lái)的部分氮?dú)猓淠蟮囊旱徊糠肿鳛榫s塔的回流液，另一部分作為液氮產(chǎn)品出空分塔。
由冷凝蒸發(fā)器出來(lái)的廢氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱到約130K進(jìn)膨脹機(jī)膨脹制冷為空分塔提供冷量，膨脹后的氣體一部分作為分子篩的再生和吹冷用，然后經(jīng)消音器排入大氣。
⑶ 液氮汽化
由空分塔出來(lái)的液氮進(jìn)液氮貯槽貯存，當(dāng)空分設(shè)備檢修時(shí)，貯槽內(nèi)的液氮進(jìn)入汽化器被加熱后，送入產(chǎn)品氮?dú)夤艿馈?/span>
深冷制氮可制取純度≧99.999%的氮?dú)狻?/font>
2、主要設(shè)備簡(jiǎn)介：
⑴空氣過(guò)濾器：為減少空氣壓縮機(jī)內(nèi)部機(jī)械運(yùn)動(dòng)表面的磨損， 保證空氣質(zhì)量， 空氣在進(jìn)入空氣壓縮機(jī)之前，必須先經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器以清除其中所含的灰塵和其他雜質(zhì)。目前空氣壓縮機(jī)進(jìn)氣多采用粗效過(guò)濾器或中效過(guò)濾器。
圖-1深冷制氮的典型工藝流程簡(jiǎn)圖
⑵ 空氣壓縮機(jī)：按工作原理，空氣壓縮機(jī)可分為容積式和速度式兩大類(lèi)。目前空氣壓縮機(jī)多采用往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)、離心式空氣壓縮機(jī)和螺桿式空氣壓縮機(jī)。
⑶ 空氣冷卻器：是用來(lái)降低進(jìn)入空氣干燥凈化器和空分塔前壓縮空氣的溫度，避免進(jìn)塔溫度大幅度波動(dòng),并可析出壓縮空氣中的大部分水分。通常采用氮水冷卻器（由水冷卻塔和空氣冷卻塔組成：水冷塔是用空分塔內(nèi)出來(lái)的廢氣冷卻循環(huán)水，空冷塔是用水冷塔出來(lái)的循環(huán)水冷卻空氣）、氟里昂空冷器。
⑷空氣干燥凈化器：壓縮空氣經(jīng)空氣冷卻器后仍含有一定的水分、二氧化碳、乙炔和其他碳?xì)浠衔铩１焕鋬龅乃趾投趸汲练e在空分塔內(nèi)會(huì)堵塞通道、管道和閥門(mén)，乙炔積聚在液氧內(nèi)有爆炸的危險(xiǎn)，灰塵會(huì)磨損運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械。為了保證空分裝置的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，必須設(shè)置專門(mén)的凈化設(shè)備，清除這些雜質(zhì)。空氣凈化的最常用方法是吸附法和凍結(jié)法。目前國(guó)內(nèi)在中小型制氮裝置中廣泛采用分子篩吸附法。
⑸ 空分塔：空分塔內(nèi)主要包括有主換熱器、液化器、精餾塔、冷凝蒸發(fā)器等。主換熱器、冷凝蒸發(fā)器和液化器為板翹式換熱器是一種全鋁金屬結(jié)構(gòu)新型組合式間壁式換熱器，平均溫差很小，換熱效率高達(dá)98-99%。精餾塔為空氣分離的設(shè)備，塔設(shè)備的類(lèi)型按內(nèi)件劃分，設(shè)置篩孔板的稱篩板塔，設(shè)置泡罩板的稱泡罩塔，堆放填料的稱填料塔。篩孔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造、塔板效率高，因此在空分精餾塔中被廣泛使用。填料塔主要用于直徑小于0.8m，高度不大于7m的精餾塔。泡罩塔由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難現(xiàn)已很少使用。
⑹ 透平膨脹機(jī)：是制氮裝置用來(lái)產(chǎn)生冷量的旋轉(zhuǎn)式葉片機(jī)械，是一種用于低溫條件下的氣體透平。透平膨脹機(jī)按氣體在葉輪中的流向分為軸流式、向心徑流式和向心徑軸流式；按氣體在葉輪中是否繼續(xù)膨脹又分為反擊式和沖擊式，繼續(xù)膨脹為反擊式，不繼續(xù)膨脹為沖擊式。空分設(shè)備中廣泛采用單級(jí)向心徑軸流反擊式透平膨脹機(jī)。
