მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების პროგრესთან და ეკონომიკის განვითარებასთან ერთად, აზოტის გამოყენების სფერო დღითიდღე ფართოვდება და შეაღწია მრავალ ინდუსტრიულ სექტორში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
Nitrogen Production Manufacturers - China Nitrogen Production Factory & Suppliers (xinfatools.com)
აზოტი არის ჰაერის მთავარი კომპონენტი, რომელიც შეადგენს ჰაერის დაახლოებით 78%-ს. ელემენტარული აზოტი N2 არის უფერო და უსუნო აირი ნორმალურ პირობებში. გაზის სიმკვრივე სტანდარტულ მდგომარეობაში არის 1,25 გ/ლ. დნობის წერტილი არის -210℃ და დუღილის წერტილი არის -196℃. თხევადი აზოტი არის დაბალი ტემპერატურის მაცივარი (-196℃).
დღეს ჩვენ შემოგთავაზებთ აზოტის წარმოების რამდენიმე ძირითად მეთოდს სახლში და მის ფარგლებს გარეთ.
არსებობს სამი ზოგადი სამრეწველო მასშტაბის აზოტის წარმოების მეთოდი: კრიოგენული ჰაერის გამოყოფის აზოტის წარმოება, წნევის ცვალებად ადსორბციით აზოტის წარმოება და მემბრანული გამოყოფის აზოტის წარმოება.
პირველი: კრიოგენული ჰაერის გამოყოფის აზოტის წარმოების მეთოდი
კრიოგენული ჰაერის გამოყოფის აზოტის წარმოება აზოტის წარმოების ტრადიციული მეთოდია, რომელსაც თითქმის რამდენიმე ათეული წლის ისტორია აქვს. ის იყენებს ჰაერს, როგორც ნედლეულს, შეკუმშავს და ასუფთავებს მას, შემდეგ კი იყენებს სითბოს გაცვლას ჰაერის თხევად ჰაერად გადაქცევისთვის. თხევადი ჰაერი ძირითადად თხევადი ჟანგბადისა და თხევადი აზოტის ნარევია. თხევადი ჟანგბადისა და თხევადი აზოტის სხვადასხვა დუღილის წერტილები გამოიყენება მათი განცალკევებისთვის თხევადი ჰაერის დისტილაციით აზოტის მისაღებად.
უპირატესობები: დიდი გაზის წარმოება და პროდუქტის აზოტის მაღალი სისუფთავე. კრიოგენული აზოტის წარმოებას შეუძლია არა მხოლოდ აზოტის, არამედ თხევადი აზოტის წარმოქმნა, რომელიც აკმაყოფილებს თხევადი აზოტის პროცესის მოთხოვნებს და შეიძლება ინახებოდეს თხევადი აზოტის შესანახ ავზებში. როდესაც ხდება წყვეტილი აზოტის დატვირთვა ან ჰაერის განცალკევების აღჭურვილობის მცირე შეკეთება, საცავის ავზში თხევადი აზოტი შედის აორთქლებაში და თბება, შემდეგ კი იგზავნება პროდუქტის აზოტის მილსადენში, რათა დააკმაყოფილოს პროცესის ერთეულის აზოტის მოთხოვნა. კრიოგენული აზოტის წარმოების ოპერაციული ციკლი (იგულისხმება ორ დიდ გათბობას შორის ინტერვალი) ჩვეულებრივ 1 წელზე მეტია, ამიტომ კრიოგენული აზოტის წარმოება ზოგადად არ განიხილება როგორც ლოდინის რეჟიმში.
ნაკლოვანებები: კრიოგენული აზოტის წარმოებას შეუძლია აზოტის წარმოება ≧99,999% სისუფთავით, მაგრამ აზოტის სისუფთავე შემოიფარგლება აზოტის დატვირთვით, უჯრების რაოდენობით, უჯრის ეფექტურობითა და ჟანგბადის სისუფთავით თხევად ჰაერში და კორექტირების დიაპაზონი ძალიან მცირეა. ამიტომ, კრიოგენული აზოტის წარმოების აღჭურვილობის კომპლექტისთვის, პროდუქტის სისუფთავე ძირითადად გარკვეული და არასასიამოვნოა რეგულირებისთვის. ვინაიდან კრიოგენული მეთოდი ხორციელდება უკიდურესად დაბალ ტემპერატურაზე, მოწყობილობას უნდა ჰქონდეს წინასწარ გაგრილების გაშვების პროცესი, სანამ ის ნორმალურ ფუნქციონირებაში შევა. გაშვების დრო, ანუ დრო ექსპანდერის დაწყებიდან იმ დრომდე, როდესაც აზოტის სისუფთავე მიაღწევს მოთხოვნილებას, ზოგადად არის არანაკლებ 12 საათისა; სანამ აღჭურვილობა შევა რემონტში, მას უნდა ჰქონდეს გათბობისა და დნობის პერიოდი, ზოგადად 24 საათი. ამიტომ, კრიოგენული აზოტის წარმოების მოწყობილობა არ უნდა დაიწყოს და შეჩერდეს ხშირად და მიზანშეწონილია უწყვეტად მუშაობა დიდი ხნის განმავლობაში.
გარდა ამისა, კრიოგენული პროცესი რთულია, იკავებს დიდ ტერიტორიას, აქვს მაღალი ინფრასტრუქტურის ხარჯები, საჭიროებს სპეციალურ ტექნიკურ ძალებს, ჰყავს ოპერატორების დიდი რაოდენობა და აწარმოებს გაზს ნელა (18-დან 24 საათამდე). იგი განკუთვნილია ფართომასშტაბიანი სამრეწველო აზოტის წარმოებისთვის.
მეორე: წნევის ცვალებადობის ადსორბციის (PSA) აზოტის წარმოების მეთოდი
წნევის სვინგის ადსორბციის (PSA) გაზის გამოყოფის ტექნოლოგია არის არაკრიოგენული გაზის გამოყოფის ტექნოლოგიის მნიშვნელოვანი ფილიალი. ეს არის ხალხის გრძელვადიანი ძალისხმევის შედეგი, რომ იპოვონ ჰაერის გამოყოფის უფრო მარტივი მეთოდი, ვიდრე კრიოგენული მეთოდი.
1970-იან წლებში დასავლეთ გერმანიის ესენის სამთო კომპანიამ წარმატებით შეიმუშავა ნახშირბადის მოლეკულური საცრები, რაც გზა გაუხსნა PSA ჰაერის გამოყოფის აზოტის წარმოების ინდუსტრიალიზაციას. ბოლო 30 წლის განმავლობაში ეს ტექნოლოგია სწრაფად განვითარდა და მომწიფდა. იგი გახდა კრიოგენული ჰაერის გამოყოფის ძლიერი კონკურენტი მცირე და საშუალო ზომის აზოტის წარმოების სფეროში.
წნევის ცვალებადობის ადსორბციული აზოტის წარმოება იყენებს ჰაერს, როგორც ნედლეულს და ნახშირბადის მოლეკულურ საცერს, როგორც ადსორბენტს. იგი იყენებს ნახშირბადის მოლეკულური საცრის მახასიათებლებს ჰაერში ჟანგბადისა და აზოტის შერჩევითი ადსორბციისა და იყენებს წნევის ცვალებად ადსორბციის პრინციპს (წნევის ადსორბცია, წნევის შემცირების დეზორბცია და მოლეკულური საცრის რეგენერაცია) ოთახის ტემპერატურაზე ჟანგბადისა და აზოტის გამოსაყოფად აზოტის წარმოებისთვის.
ჰაერის კრიოგენული გამოყოფის აზოტის წარმოებასთან შედარებით, წნევის ცვალებად ადსორბციული აზოტის წარმოებას აქვს მნიშვნელოვანი უპირატესობები: ადსორბციული გამოყოფა ხორციელდება ოთახის ტემპერატურაზე, პროცესი მარტივია, მოწყობილობა კომპაქტურია, კვალი მცირეა, ადვილია დაწყება და გაჩერება. სწრაფად იწყება, გაზის გამომუშავება სწრაფია (ზოგადად, დაახლოებით 30 წუთი), ენერგიის მოხმარება მცირეა, საოპერაციო ღირებულება დაბალია, ავტომატიზაციის ხარისხი მაღალია, ექსპლუატაცია და მოვლა მოსახერხებელია, მოცურების მონტაჟი მოსახერხებელია, სპეციალური საძირკვლის გარეშე საჭიროა, პროდუქტის აზოტის სისუფთავე შეიძლება დარეგულირდეს გარკვეულ დიაპაზონში და აზოტის გამომუშავება არის ≤3000Nm3/სთ. ამიტომ, წნევის რხევით ადსორბციული აზოტის წარმოება განსაკუთრებით შესაფერისია წყვეტილი მუშაობისთვის.
თუმცა, ჯერჯერობით, ადგილობრივ და უცხოელ კოლეგებს შეუძლიათ მხოლოდ აზოტის წარმოება 99.9% სისუფთავით (ანუ O2≤0.1%) PSA აზოტის წარმოების ტექნოლოგიის გამოყენებით. ზოგიერთ კომპანიას შეუძლია აწარმოოს 99,99% სუფთა აზოტი (O2≤0,01%). უფრო მაღალი სისუფთავე შესაძლებელია PSA აზოტის წარმოების ტექნოლოგიის თვალსაზრისით, მაგრამ წარმოების ღირებულება ძალიან მაღალია და მომხმარებლები ნაკლებად სავარაუდოა, რომ მიიღონ იგი. ამიტომ, PSA აზოტის წარმოების ტექნოლოგიის გამოყენებას მაღალი სისუფთავის აზოტის წარმოებისთვის ასევე უნდა დაემატოს შემდგომი გამწმენდი მოწყობილობა.
აზოტის გაწმენდის მეთოდი (სამრეწველო მასშტაბით)
(1) ჰიდროგენაციის დეოქსიგენაციის მეთოდი.
კატალიზატორის მოქმედებით, აზოტში ნარჩენი ჟანგბადი რეაგირებს დამატებულ წყალბადთან და წარმოქმნის წყალს და რეაქციის ფორმულა არის: 2H2 + O2 = 2H2O. შემდეგ, წყლის ამოღება ხდება მაღალი წნევის აზოტის კომპრესორის გამაძლიერებლით, ხოლო მაღალი სისუფთავის აზოტი შემდეგი ძირითადი კომპონენტებით მიიღება შემდგომი გაშრობით: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10.7×10-6. აზოტის წარმოების ღირებულება დაახლოებით 0,5 იუანი/მ3-ია.
(2) ჰიდროგენაციისა და დეოქსიგენაციის მეთოდი.
ეს მეთოდი დაყოფილია სამ ეტაპად: პირველი ეტაპი არის ჰიდროგენაცია და დეოქსიგენაცია, მეორე ეტაპი არის დეჰიდროგენაცია და მესამე ეტაპი არის წყლის მოცილება. მიიღება მაღალი სისუფთავის აზოტი შემდეგი შემადგენლობით: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. აზოტის წარმოების ღირებულება დაახლოებით 0,6 იუანი/მ3-ია.
(3) ნახშირბადის დეოქსიგენაციის მეთოდი.
ნახშირბადის მხარდაჭერილი კატალიზატორის მოქმედებით (გარკვეულ ტემპერატურაზე), ნარჩენი ჟანგბადი ჩვეულებრივ აზოტში რეაგირებს თავად კატალიზატორის მიერ მოწოდებულ ნახშირბადთან და CO2 წარმოქმნის. რეაქციის ფორმულა: C + O2 = CO2. CO2 და H2O მოცილების შემდგომი ეტაპის შემდეგ მიიღება მაღალი სისუფთავის აზოტი შემდეგი შემადგენლობით: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-. აზოტის წარმოების ღირებულება დაახლოებით 0,6 იუანი/მ3-ია.
მესამე: მემბრანული გამოყოფა და ჰაერის გამოყოფის აზოტის წარმოება
მემბრანული გამოყოფა და ჰაერის გამოყოფა აზოტის წარმოება ასევე არის არაკრიოგენული აზოტის წარმოების ტექნოლოგიის ახალი ფილიალი. ეს არის აზოტის წარმოების ახალი მეთოდი, რომელიც სწრაფად განვითარდა საზღვარგარეთ 1980-იან წლებში. ბოლო წლებში ის ჩინეთში დაწინაურდა და გამოიყენება.
მემბრანული გამოყოფის აზოტის წარმოება იყენებს ჰაერს, როგორც ნედლეულს. გარკვეული წნევის ქვეშ, ის იყენებს ჟანგბადისა და აზოტის სხვადასხვა შეღწევადობის სიჩქარეს ღრუ ბოჭკოვან მემბრანაში ჟანგბადისა და აზოტის გამოსაყოფად აზოტის წარმოებისთვის. აზოტის წარმოების ზემოაღნიშნულ ორ მეთოდთან შედარებით, მას აქვს აღჭურვილობის უფრო მარტივი სტრუქტურის, მცირე მოცულობის, გადართვის სარქვლის გარეშე, უფრო მარტივი ექსპლუატაციისა და მოვლის, გაზის უფრო სწრაფი წარმოების (3 წუთში) და უფრო მოსახერხებელი სიმძლავრის გაფართოების მახასიათებლები.
ამასთან, ღრუ ბოჭკოვანი მემბრანების უფრო მკაცრი მოთხოვნებია შეკუმშული ჰაერის სისუფთავეზე. მემბრანები მიდრეკილია დაბერებისა და უკმარისობისკენ და ძნელია შეკეთება. ახალი მემბრანების შეცვლაა საჭირო.
მემბრანული გამოყოფის აზოტის წარმოება უფრო შესაფერისია მცირე და საშუალო ზომის მომხმარებლებისთვის, რომელთა აზოტის სისუფთავის მოთხოვნები ≤98%-ია და აქვს ამ დროს საუკეთესო ფუნქცია-ფასის თანაფარდობა; როდესაც საჭიროა აზოტის სისუფთავე იყოს 98%-ზე მეტი, ეს დაახლოებით 30%-ით მეტია იმავე სპეციფიკაციის აზოტის ადსორბციული ზეწოლის ცვლის მოწყობილობაზე. ამიტომ, როდესაც მაღალი სისუფთავის აზოტი იწარმოება მემბრანული გამოყოფის აზოტის წარმოებისა და აზოტის გამწმენდი მოწყობილობების კომბინაციით, ზოგადი აზოტის სისუფთავე ზოგადად 98%-ია, რაც გაზრდის გამწმენდი მოწყობილობის წარმოების ღირებულებას და ექსპლუატაციის ღირებულებას.
გამოქვეყნების დრო: ივლის-24-2024
