什么是深冷空分制氮

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，对其进行压缩、净化，然后利用热交换将空气液化成液态空气。液态空气主要是液氧和液氮的混合物。利用液氧和液氮的沸点不同，通过液态空气的蒸馏分离得到氮气。

典型工艺流程

整个过程由空气压缩净化、空气分离、液氮汽化组成。

1、空气压缩与净化

空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后，进入空气压缩机，被压缩到所需压力，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主换热器，被回流气体（产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送至精馏塔底部。塔顶得到氮气，液空气经节流送入冷凝蒸发器蒸发，同时精馏塔送来的部分氮气被冷凝。冷凝后的液氮一部分作为精馏塔​​的回流液，另一部分作为液氮产品离开空分塔。

冷凝蒸发器排出的废气经主换热器重新加热至130K左右，进入膨胀机膨胀制冷，为空分塔提供冷量。部分膨胀气体用于分子筛的再生和冷却，然后通过消音器排出。气氛。

3、液氮汽化

从空分塔出来的液氮储存在液氮储罐中。空分设备检修时，储罐内的液氮进入汽化器并被加热后，送至品氮管道。

深冷制氮可生产纯度≥99.999%的氮气。

纯度

深冷制氮可生产纯度≥99.999%的氮气。氮气纯度受氮气负荷、塔板数量、塔板效率和液空气中氧气纯度等限制，调节范围较小。

因此，对于一套深冷制氮设备来说，产品纯度基本是一定的，且不方便调节。

深冷制氮装置包含的主要设备

1.空气过滤

为了减少空压机内部机械运动表面的磨损，保证空气质量，空气在进入空压机之前，必须首先经过空气过滤器，除去其中含有的灰尘和其他杂质。空压机的进气多采用粗效过滤器或中效过滤器。

2、空气压缩机

根据工作原理，空气压缩机可分为容积式和速度式两大类。空气压缩机多采用往复活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机和螺杆式空气压缩机。

3. 空气冷却器

用于降低压缩空气进入空气干燥净化器和空分塔前的温度，避免进入塔内温度出现较大波动，并能沉淀压缩空气中的大部分水分。氮水冷却器（由水冷塔和空冷塔组成：水冷塔利用空分塔的废气冷却循环水，空冷塔利用水冷塔的循环水冷却空气），氟利昂空气冷却器。

4.空气干燥器和净化器

压缩空气经过空气冷却器后仍含有一定量的水分、二氧化碳、乙炔和其他碳氢化合物。冻结的水分和二氧化碳沉积在空分塔内，会堵塞通道、管道和阀门。乙炔在液氧中积聚，有爆炸的危险。灰尘会磨损正在运行的机械。为了保证空分装置长期安全运行，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制氮机中应用广泛。

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5、空分塔

空分塔主要包括主换热器、液化器、蒸馏塔、冷凝蒸发器等。主换热器、冷凝蒸发器、液化器均为板式翘曲换热器。它是一种新型的全铝金属结构组合式隔板换热器。平均温差很小，热交换效率高达98-99%。蒸馏塔是一种空气分离设备。塔式设备的类型是根据内部部件来划分的。带筛板的筛板塔称为筛板塔，带泡罩板的泡罩塔称为泡罩塔，带堆积填料的填料塔称为筛板塔。筛板结构简单，易于制造，板效率高，因此在空气分馏塔中得到广泛应用。填料塔主要用于直径小于0.8m、高度不大于7m的精馏塔。由于泡罩塔结构复杂、制造困难，目前已很少使用。

6.透平膨胀机

它是制氮机用来产生冷能的旋转叶片机器。它是在低温条件下使用的燃气轮机。透平膨胀机按气体在叶轮内的流动方向分为轴流式、向心径流式和向心径​​流式；按气体在叶轮内是否继续膨胀分为反击式和冲击式。继续扩张是反击式的。型，不再继续扩大，成为冲击型。单级径向轴流冲击式透平膨胀机广泛应用于空分设备中。深冷空分制氮机设备复杂、占地面积大、基建费用高、设备一次性投资大、运行成本高、产气慢（12～24小时）、安装要求高、周期长。综合考虑设备、安装及基建因素，3500Nm3/h以下设备同规格PSA设备投资规模比深冷空分设备低20%~50%。低温制氮装置适用于大规模工业制氮，但中小型制氮则不经济。