Tieteen ja tekniikan sekä talouden kehittymisen myötä typen käyttöalue laajenee päivä päivältä ja on tunkeutunut monille teollisuuden aloille ja jokapäiväiseen elämään.
Typentuotantovalmistajat – Kiinan typentuotantotehdas ja toimittajat (xinfatools.com)
Typpi on ilman pääkomponentti, ja sen osuus on noin 78 % ilmasta. Alkuainetyppi N2 on väritön ja hajuton kaasu normaaleissa olosuhteissa. Kaasun tiheys vakiotilassa on 1,25 g/l. Sulamispiste on -210 ℃ ja kiehumispiste -196 ℃. Nestemäinen typpi on matalan lämpötilan kylmäaine (-196 ℃).
Tänään esittelemme useita päämenetelmiä typen tuottamiseksi kotimaassa ja ulkomailla.
On olemassa kolme yleistä teollisen mittakaavan typen tuotantomenetelmää: kryogeeninen ilmanerotustypen tuotanto, painevaihteluadsorptiotypen tuotanto ja kalvoerotustypen tuotanto.
Ensimmäinen: kryogeeninen ilmanerotus typen tuotantomenetelmä
Kryogeeninen ilmaerotustypen tuotanto on perinteinen typentuotantomenetelmä, jolla on lähes vuosikymmenien historia. Se käyttää raaka-aineena ilmaa, puristaa ja puhdistaa sen ja sitten nesteyttää ilman nestemäiseksi lämmönvaihdon avulla. Nestemäinen ilma on pääasiassa nestemäisen hapen ja nestemäisen typen seos. Nestemäisen hapen ja nestemäisen typen eri kiehumispisteitä käytetään erottamaan ne tislaamalla nestemäistä ilmaa typen saamiseksi.
Edut: suuri kaasuntuotanto ja korkea tuotteen typen puhtaus. Kryogeenisellä typen tuotannolla voidaan tuottaa typen lisäksi myös nestemäistä typpeä, joka täyttää nestetypen prosessivaatimukset ja voidaan varastoida nestemäisen typen varastosäiliöissä. Ajoittainen typpikuormituksen tai ilmanerotuslaitteiston vähäisen korjauksen yhteydessä varastosäiliössä oleva nestemäinen typpi menee höyrystimeen ja kuumennetaan ja lähetetään sitten tuotteen typpiputkistoon prosessiyksikön typentarpeen täyttämiseksi. Kryogeenisen typen tuotannon toimintajakso (viittaen kahden suuren lämmityksen väliseen aikaväliin) on yleensä yli vuoden, joten kryogeenistä typentuotantoa ei yleensä pidetä valmiustilana.
Haitat: Kryogeeninen typen tuotanto voi tuottaa typpeä, jonka puhtaus on ≧99,999%, mutta typen puhtautta rajoittavat typpikuorma, tarjottimien lukumäärä, alustan tehokkuus ja hapen puhtaus nestemäisessä ilmassa, ja säätöalue on hyvin pieni. Siksi kryogeenisten typen tuotantolaitteiden sarjassa tuotteen puhtaus on periaatteessa varma ja hankala säätää. Koska kryogeeninen menetelmä suoritetaan äärimmäisen matalissa lämpötiloissa, laitteistossa on oltava esijäähdytyskäynnistysprosessi ennen kuin se otetaan normaaliin käyttöön. Käynnistysaika, toisin sanoen aika laajentimen käynnistämisestä siihen hetkeen, jolloin typen puhtaus saavuttaa vaatimuksen, on yleensä vähintään 12 tuntia; ennen laitteiston kunnostusta sen on kestettävä lämmitys- ja sulatusaika, yleensä 24 tuntia. Siksi kryogeenisen typen tuotantolaitteistoa ei pidä käynnistää ja pysäyttää usein, ja on suositeltavaa toimia jatkuvasti pitkään.
Lisäksi kryogeeninen prosessi on monimutkainen, vie laajan alueen, sen infrastruktuurikustannukset ovat korkeat, se vaatii erityisiä huoltojoukkoja, sillä on suuri määrä käyttäjiä ja se tuottaa kaasua hitaasti (18–24 tuntia). Se soveltuu laajamittaiseen teolliseen typentuotantoon.
Toinen: painevaihteluadsorptio (PSA) typen tuotantomenetelmä
Pressure Swing Adsorption (PSA) kaasunerotustekniikka on tärkeä osa ei-kryogeenistä kaasun erotustekniikkaa. Se on tulosta ihmisten pitkäaikaisista ponnisteluista löytää kryogeenistä menetelmää yksinkertaisempi ilmanerotusmenetelmä.
1970-luvulla Länsi-Saksalainen Essen Mining Company kehitti menestyksekkäästi hiilimolekyyliseuloja, mikä tasoitti tietä PSA-ilmaerotustypen tuotannon teollistumiseen. Viimeisten 30 vuoden aikana tämä tekniikka on kehittynyt nopeasti ja kypsynyt. Siitä on tullut vahva kryogeenisen ilmanerotuksen kilpailija pienten ja keskisuurten typen tuotannon alalla.
Painevaihteistoadsorptiotypen tuotannossa käytetään raaka-aineena ilmaa ja adsorptioaineena hiilimolekyyliseulaa. Se käyttää hiilimolekyyliseulan ilmassa olevan hapen ja typen selektiivisen adsorption ominaisuuksia ja käyttää paineenvaihteluadsorption periaatetta (paineadsorptio, paineenalennusdesorptio ja molekyyliseulan regeneraatio) hapen ja typen erottamiseen huoneenlämpötilassa typen tuottamiseksi.
Verrattuna kryogeeniseen ilmanerotustypen tuotantoon painevaihteluadsorptiotypen tuotannossa on merkittäviä etuja: adsorptioerotus suoritetaan huoneenlämpötilassa, prosessi on yksinkertainen, laite on kompakti, jalanjälki pieni, se on helppo käynnistää ja pysäyttää, se on käynnistyy nopeasti, kaasun tuotanto on nopeaa (yleensä noin 30 minuuttia), energiankulutus on pieni, käyttökustannukset alhaiset, automaatioaste korkea, käyttö ja huolto ovat käteviä, liukuasennus kätevä, ei erityistä perustaa vaaditaan, tuotteen typen puhtautta voidaan säätää tietyllä alueella ja typen tuotanto on ≤3000Nm3/h. Siksi painevaihteluadsorptiotypen tuotanto soveltuu erityisen hyvin ajoittaiseen käyttöön.
Kuitenkin toistaiseksi kotimaiset ja ulkomaiset vastineet voivat tuottaa vain typpeä, jonka puhtaus on 99,9 % (eli O2≤0,1 %) käyttämällä PSA-typen tuotantotekniikkaa. Jotkut yritykset voivat tuottaa 99,99 % puhdasta typpeä (O2≤0,01 %). Korkeampi puhtaus on mahdollista PSA-typen tuotantoteknologian näkökulmasta, mutta tuotantokustannukset ovat liian korkeat ja käyttäjät eivät todennäköisesti hyväksy sitä. Siksi PSA-typen tuotantoteknologian käyttöön erittäin puhtaan typen tuottamiseen on lisättävä myös jälkipuhdistuslaite.
Typen puhdistusmenetelmä (teollisessa mittakaavassa)
(1) Hydraus happipoistomenetelmä.
Katalyytin vaikutuksesta typessä oleva jäännöshappi reagoi lisätyn vedyn kanssa muodostaen vettä, ja reaktion kaava on: 2H2 + O2 = 2H2O. Sitten vesi poistetaan korkeapaineisella typpikompressoritehostimella ja erittäin puhdas typpi, jossa on seuraavat pääkomponentit, saadaan jälkikuivauksella: N2≥99,999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7×10-6. Typen tuotannon kustannukset ovat noin 0,5 yuania/m3.
(2) Hydraus- ja hapenpoistomenetelmä.
Tämä menetelmä on jaettu kolmeen vaiheeseen: ensimmäinen vaihe on hydraus ja happipoisto, toinen vaihe on dehydraus ja kolmas vaihe on vedenpoisto. Saadaan erittäin puhdasta typpeä, jonka koostumus on seuraava: N2 ≥ 99,999 %, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Typen tuotannon kustannukset ovat noin 0,6 yuania/m3.
(3) Hiilen hapenpoistomenetelmä.
Hiilituetun katalyytin vaikutuksesta (tietyssä lämpötilassa) tavallisessa typessä oleva jäännöshappi reagoi katalyytin itsensä tarjoaman hiilen kanssa, jolloin muodostuu CO2. Reaktiokaava: C + O2 = CO2. Seuraavan CO2:n ja H2O:n poistovaiheen jälkeen saadaan erittäin puhdasta typpeä, jonka koostumus on seuraava: N2 ≥ 99,999 %, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Typen tuotannon kustannukset ovat noin 0,6 yuania/m3.
Kolmanneksi: kalvoerotus ja ilmanerotus typen tuotanto
Kalvoerotus ja ilmaerotus typen tuotanto on myös uusi ei-kryogeenisen typen tuotantoteknologian haara. Se on uusi typen tuotantomenetelmä, joka kehittyi nopeasti ulkomailla 1980-luvulla. Sitä on edistetty ja käytetty Kiinassa viime vuosina.
Kalvoerotustypen tuotannossa käytetään raaka-aineena ilmaa. Tietyssä paineessa se käyttää hapen ja typen eri läpäisynopeuksia onttokuitukalvossa erottamaan happea ja typpeä typen tuottamiseksi. Verrattuna kahteen edellä mainittuun typen tuotantomenetelmään, sillä on ominaisuudet: yksinkertaisempi laiterakenne, pienempi tilavuus, ei kytkentäventtiiliä, yksinkertaisempi käyttö ja huolto, nopeampi kaasuntuotanto (3 minuutissa) ja kätevämpi kapasiteetin laajentaminen.
Onttokuitukalvoilla on kuitenkin tiukemmat vaatimukset paineilman puhtaudelle. Kalvot ovat alttiita ikääntymiselle ja epäonnistumiselle, ja niitä on vaikea korjata. Uudet kalvot on vaihdettava.
Kalvoerotustypen tuotanto soveltuu paremmin pienille ja keskisuurille käyttäjille, joiden typen puhtausvaatimukset ovat ≤98%, ja sillä on tällä hetkellä paras toiminta-hinta-suhde; kun typen puhtauden vaaditaan olevan korkeampi kuin 98 %, se on noin 30 % korkeampi kuin saman spesifikaation mukainen painevaihteluadsorptiotypen tuotantolaite. Siksi, kun erittäin puhdasta typpeä tuotetaan yhdistämällä kalvoerotustypen tuotanto- ja typenpuhdistuslaitteet, yleisen typen puhtaus on yleensä 98%, mikä lisää puhdistuslaitteen tuotantokustannuksia ja käyttökustannuksia.
Postitusaika: 24.7.2024
