Me përparimin e shkencës dhe teknologjisë dhe zhvillimin e ekonomisë, fusha e aplikimit të azotit po zgjerohet dita-ditës dhe ka depërtuar në shumë sektorë industrialë dhe në jetën e përditshme.
Azoti është përbërësi kryesor i ajrit, që përbën rreth 78% të ajrit. Azoti elementar N2 është një gaz pa ngjyrë dhe pa erë në kushte normale. Dendësia e gazit në gjendjen standarde është 1.25 g/L. Pika e shkrirjes është -210℃ dhe pika e vlimit është -196℃. Azoti i lëngshëm është një ftohës me temperaturë të ulët (-196℃).
Sot do të prezantojmë disa metoda kryesore për prodhimin e azotit brenda dhe jashtë vendit.
Ekzistojnë tre metoda të përgjithshme të prodhimit të azotit në shkallë industriale: prodhimi i azotit me ndarjen e ajrit kriogjenik, prodhimi i azotit me adsorbim me luhatje presioni dhe prodhimi i azotit me ndarje membranore.
Së pari: Metoda kriogjenike e prodhimit të azotit me ndarjen e ajrit
Prodhimi i azotit me ndarjen e ajrit kriogjenik është një metodë tradicionale e prodhimit të azotit me një histori gati disa dekadash. Ai përdor ajrin si lëndë të parë, e ngjesh dhe e pastron atë, dhe më pas përdor shkëmbimin e nxehtësisë për të lëngëzuar ajrin në ajër të lëngshëm. Ajri i lëngshëm është kryesisht një përzierje e oksigjenit të lëngshëm dhe azotit të lëngshëm. Pikat e ndryshme të vlimit të oksigjenit të lëngshëm dhe azotit të lëngshëm përdoren për t'i ndarë ato përmes distilimit të ajrit të lëngshëm për të marrë azot.
Përparësitë: prodhimi i madh i gazit dhe pastërtia e lartë e azotit të produktit. Prodhimi kriogjenik i azotit mund të prodhojë jo vetëm azot, por edhe azot të lëngshëm, i cili plotëson kërkesat e procesit të azotit të lëngshëm dhe mund të ruhet në rezervuarët e magazinimit të azotit të lëngshëm. Kur ka një ngarkesë me ndërprerje të azotit ose një riparim të vogël të pajisjeve të ndarjes së ajrit, azoti i lëngshëm në rezervuarin e magazinimit hyn në avullues dhe nxehet, dhe më pas dërgohet në tubacionin e azotit të produktit për të përmbushur kërkesën për azot të njësisë së procesit. Cikli i funksionimit të prodhimit të azotit kriogjenik (duke iu referuar intervalit ndërmjet dy ngrohjeve të mëdha) është përgjithësisht më shumë se 1 vit, kështu që prodhimi kriogjenik i azotit në përgjithësi nuk konsiderohet si gatishmëri.
Disavantazhet: Prodhimi kriogjenik i azotit mund të prodhojë azot me një pastërti prej ≧99,999%, por pastërtia e azotit kufizohet nga ngarkesa e azotit, numri i tabakave, efikasiteti i tabakasë dhe pastërtia e oksigjenit në ajrin e lëngshëm, dhe diapazoni i rregullimit është shumë i vogël. Prandaj, për një grup pajisjesh për prodhimin e azotit kriogjen, pastërtia e produktit është në thelb e sigurt dhe e papërshtatshme për t'u rregulluar. Meqenëse metoda kriogjenike kryhet në temperatura jashtëzakonisht të ulëta, pajisja duhet të ketë një proces të fillimit të ftohjes para se të vihet në funksionim normal. Koha e fillimit, domethënë koha nga fillimi i zgjeruesit deri në kohën kur pastërtia e azotit arrin kërkesën, në përgjithësi nuk është më pak se 12 orë; përpara se pajisja të hyjë në remont, duhet të ketë një periudhë ngrohjeje dhe shkrirjeje, përgjithësisht 24 orë. Prandaj, pajisja e prodhimit kriogjenik të azotit nuk duhet të ndizet dhe ndërpritet shpesh dhe këshillohet që të funksionojë vazhdimisht për një kohë të gjatë.
Për më tepër, procesi kriogjenik është kompleks, zë një sipërfaqe të madhe, ka kosto të larta infrastrukturore, kërkon forca të posaçme mirëmbajtjeje, ka një numër të madh operatorësh dhe prodhon gaz ngadalë (18 deri në 24 orë). Është i përshtatshëm për prodhimin industrial të azotit në shkallë të gjerë.
Së dyti: Metoda e prodhimit të azotit të adsorbimit të luhatjes me presion (PSA).
Teknologjia e ndarjes së gazit me luhatje të presionit (PSA) është një degë e rëndësishme e teknologjisë së ndarjes së gazit jokriogjenik. Është rezultat i përpjekjeve afatgjata të njerëzve për të gjetur një metodë më të thjeshtë të ndarjes së ajrit sesa metoda kriogjenike.
Në vitet 1970, Kompania e Minierave të Gjermanisë Perëndimore në Essen zhvilloi me sukses sitat molekulare të karbonit, duke hapur rrugën për industrializimin e prodhimit të azotit të ndarjes së ajrit PSA. Gjatë 30 viteve të fundit, kjo teknologji është zhvilluar me shpejtësi dhe është pjekur. Është bërë një konkurrent i fortë i ndarjes kriogjenike të ajrit në fushën e prodhimit të azotit të vogël dhe të mesëm.
Prodhimi i azotit me adsorbim me luhatje presioni përdor ajrin si lëndë të parë dhe sitën molekulare të karbonit si adsorbues. Ai përdor karakteristikat e adsorbimit selektiv të oksigjenit dhe azotit të sitës molekulare të karbonit në ajër, dhe përdor parimin e adsorbimit të luhatjes së presionit (adsorbimi i presionit, desorbimi i reduktimit të presionit dhe rigjenerimi i sitës molekulare) për të ndarë oksigjenin dhe azotin në temperaturën e dhomës për të prodhuar azot.
Krahasuar me prodhimin kriogjenik të azotit nga ndarja e ajrit, prodhimi i azotit nga thithja e lëkundjes së presionit ka avantazhe të rëndësishme: ndarja e adsorbimit kryhet në temperaturën e dhomës, procesi është i thjeshtë, pajisja është kompakte, gjurma është e vogël, është e lehtë për t'u nisur dhe për t'u ndalur. fillon shpejt, prodhimi i gazit është i shpejtë (përgjithësisht rreth 30 minuta), konsumi i energjisë është i vogël, kostoja e funksionimit është e ulët, shkalla e automatizimit është e lartë, funksionimi dhe mirëmbajtja janë të përshtatshme, instalimi i rrëshqitjes është i përshtatshëm, pa bazament të veçantë kërkohet, pastërtia e azotit të produktit mund të rregullohet brenda një diapazoni të caktuar, dhe prodhimi i azotit është ≤3000Nm3/h. Prandaj, prodhimi i azotit nga adsorbimi i luhatjes së presionit është veçanërisht i përshtatshëm për funksionimin me ndërprerje.
Megjithatë, deri më tani, homologët vendas dhe të huaj mund të prodhojnë vetëm azot me një pastërti prej 99,9% (dmth, O2≤0,1%) duke përdorur teknologjinë e prodhimit të azotit PSA. Disa kompani mund të prodhojnë 99,99% azot të pastër (O2≤0,01%). Pastërti më e lartë është e mundur nga këndvështrimi i teknologjisë së prodhimit të azotit PSA, por kostoja e prodhimit është shumë e lartë dhe përdoruesit nuk kanë gjasa ta pranojnë atë. Prandaj, përdorimi i teknologjisë së prodhimit të azotit PSA për të prodhuar azot me pastërti të lartë duhet të shtojë gjithashtu një pajisje pastrimi pas fazës.
Metoda e pastrimit të azotit (në shkallë industriale)
(1) Metoda e deoksigjenimit me hidrogjen.
Nën veprimin e një katalizatori, oksigjeni i mbetur në azot reagon me hidrogjenin e shtuar për të prodhuar ujë, dhe formula e reagimit është: 2H2 + O2 = 2H2O. Më pas, uji hiqet nga një përforcues i kompresorit të azotit me presion të lartë dhe azoti me pastërti të lartë me përbërësit kryesorë të mëposhtëm përftohet nga tharja pas tharjes: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7×10-6. Kostoja e prodhimit të azotit është rreth 0,5 juan/m3.
(2) Metoda e hidrogjenizimit dhe deoksigjenimit.
Kjo metodë ndahet në tre faza: faza e parë është hidrogjenizimi dhe deoksigjenimi, faza e dytë është dehidrogjenimi dhe faza e tretë është heqja e ujit. Përftohet azot me pastërti të lartë me këtë përbërje: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Kostoja e prodhimit të azotit është rreth 0.6 juan/m3.
(3) Metoda e deoksigjenimit të karbonit.
Nën veprimin e katalizatorit të mbështetur nga karboni (në një temperaturë të caktuar), oksigjeni i mbetur në azotin e zakonshëm reagon me karbonin e siguruar nga vetë katalizatori për të gjeneruar CO2. Formula e reaksionit: C + O2 = CO2. Pas fazës pasuese të heqjes së CO2 dhe H2O, fitohet azot me pastërti të lartë me përbërjen e mëposhtme: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10- Kostoja e prodhimit të azotit është rreth 0.6 juan/m3.
Së treti: Ndarja e membranës dhe ndarja e ajrit, prodhimi i azotit
Ndarja e membranës dhe ndarja e ajrit prodhimi i azotit është gjithashtu një degë e re e teknologjisë së prodhimit jokriogjenik të azotit. Është një metodë e re e prodhimit të azotit që u zhvillua me shpejtësi jashtë vendit në vitet 1980. Është promovuar dhe aplikuar në Kinë vitet e fundit.
Prodhimi i azotit me ndarje membranore përdor ajrin si lëndë të parë. Nën një presion të caktuar, ai përdor shkallët e ndryshme të depërtimit të oksigjenit dhe azotit në membranën e fibrës së zbrazët për të ndarë oksigjenin dhe azotin për të prodhuar azot. Krahasuar me dy metodat e mësipërme të prodhimit të azotit, ai ka karakteristikat e strukturës më të thjeshtë të pajisjeve, vëllimit më të vogël, pa valvulë ndërruese, funksionimin dhe mirëmbajtjen më të thjeshtë, prodhimin më të shpejtë të gazit (brenda 3 minutave) dhe zgjerimin më të përshtatshëm të kapacitetit.
Megjithatë, membranat me fibra të zbrazëta kanë kërkesa më të rrepta për pastërtinë e ajrit të kompresuar. Membranat janë të prirura ndaj plakjes dhe dështimit dhe janë të vështira për t'u riparuar. Duhet të zëvendësohen membranat e reja.
Prodhimi i azotit me ndarje membranore është më i përshtatshëm për përdoruesit e vegjël dhe të mesëm me kërkesa të pastërtisë së azotit prej ≤98%, dhe ka raportin më të mirë funksion-çmim në këtë kohë; kur pastërtia e azotit kërkohet të jetë më e lartë se 98%, ajo është rreth 30% më e lartë se pajisja e prodhimit të azotit për thithjen e luhatjes së presionit të të njëjtit specifikim. Prandaj, kur azoti me pastërti të lartë prodhohet duke kombinuar prodhimin e azotit të ndarjes së membranës dhe pajisjet e pastrimit të azotit, pastërtia e azotit të përgjithshëm është përgjithësisht 98%, gjë që do të rrisë koston e prodhimit dhe koston e funksionimit të pajisjes së pastrimit.
Koha e postimit: 24 korrik 2024
