Криогенная сепарация воздуха для производства азота
Криогенное разделение воздуха — традиционный метод производства азота, история которого насчитывает несколько десятилетий. В качестве сырья он использует воздух; после сжатия и очистки воздух сжижается в жидкий воздух посредством теплообмена. Жидкий воздух – это прежде всего смесь жидкого кислорода и жидкого азота. Используя разницу в их температурах кипения-в одной стандартной атмосфере, температура кипения кислорода составляет -183 градуса, а температура кипения азота — -196 градусов -, эти два компонента разделяются посредством ректификации жидкого воздуха с получением газообразного азота. Криогенное оборудование для разделения воздуха является сложным, занимает большую площадь, влечет за собой высокие затраты на инфраструктуру и значительные первоначальные капиталовложения, а также требует высоких эксплуатационных расходов. Кроме того, цикл добычи газа относительно медленный (занимает от 12 до 24 часов), а процесс установки предполагает строгие требования и длительный срок. При комплексной оценке таких факторов, как оборудование, установка и инфраструктура, для систем производительностью менее 3500 Нм³/ч инвестиции, необходимые для установки PSA (адсорбции при переменном давлении) с эквивалентными характеристиками, обычно на 20–50 % ниже, чем для установки криогенного разделения воздуха. Следовательно, хотя криогенные воздухоразделительные установки хорошо-подходят для крупномасштабного-промышленного производства азота, они оказываются экономически нежизнеспособными для средних и малых предприятий.
Молекулярное сито для разделения воздуха для производства азота
В этом методе в качестве сырья используется воздух, а в качестве адсорбента — углеродные молекулярные сита. Применяя принцип адсорбции при переменном давлении (PSA)-, который использует свойства селективной адсорбции углеродных молекулярных сит по отношению к кислороду и азоту для их разделения-, образуется газообразный азот. Этот метод обычно называют генерацией азота PSA. Он представляет собой новую технологию производства азота, которая быстро развивалась в 1970-х годах. По сравнению с традиционными методами производства азота, PSA предлагает несколько явных преимуществ: упрощенный технологический процесс, высокая степень автоматизации, быстрое производство газа (обычно в течение 15–30 минут) и низкое энергопотребление. Кроме того, чистоту получаемого газа можно регулировать в широком диапазоне в соответствии с конкретными требованиями пользователя. Оборудование просто в эксплуатации и обслуживании, снижает эксплуатационные расходы и демонстрирует высокую адаптируемость к изменяющимся условиям. Следовательно, оно высококонкурентно в сегменте оборудования для производства азота производительностью до 1000 Нм³/ч; получив растущую популярность среди средних- и мелких-потребителей азота, производство азота PSA теперь стало предпочтительным методом для пользователей в этих секторах.
Мембранное разделение воздуха для производства азота
В этом методе в качестве сырья используется воздух, и при определенных условиях давления достигается разделение кислорода и азота за счет различной скорости проникновения этих газов, -которые обладают различными физическими свойствами-при прохождении через разделительную мембрану. По сравнению с другим оборудованием для производства азота оно предлагает несколько преимуществ: более простую конструкцию, более компактную конструкцию, отсутствие переключающих клапанов, снижение требований к техническому обслуживанию, более быстрое производство газа (менее или равно 3 минутам) и простоту расширения мощности. Он особенно хорошо-подходит для малых-и-средних-пользователей азота, которым требуется чистота азота менее или равная 98 %, предлагая оптимальное соотношение цены-производительности. Однако, когда требования к чистоте азота превышают 98%, его стоимость более чем на 15% выше, чем стоимость генератора азота PSA с эквивалентными характеристиками.
