विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीसह आणि अर्थव्यवस्थेच्या विकासासह, नायट्रोजनच्या वापराची व्याप्ती दिवसेंदिवस विस्तारत आहे आणि अनेक औद्योगिक क्षेत्रांमध्ये आणि दैनंदिन जीवनात प्रवेश केला आहे.
नायट्रोजन उत्पादन उत्पादक - चीन नायट्रोजन उत्पादन कारखाना आणि पुरवठादार (xinfatools.com)
नायट्रोजन हा हवेचा मुख्य घटक आहे, सुमारे 78% हवा आहे. एलिमेंटल नायट्रोजन N2 हा सामान्य परिस्थितीत रंगहीन आणि गंधहीन वायू आहे. मानक स्थिती अंतर्गत गॅस घनता 1.25 g/L आहे. वितळण्याचा बिंदू -210℃ आहे आणि उत्कलन बिंदू -196℃ आहे. लिक्विड नायट्रोजन हे कमी-तापमानाचे रेफ्रिजरंट (-196℃) आहे.
आज आपण देश-विदेशात नायट्रोजन निर्मितीच्या अनेक मुख्य पद्धतींचा परिचय करून देणार आहोत.
तीन सामान्य औद्योगिक-प्रमाणात नायट्रोजन उत्पादन पद्धती आहेत: क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादन, दाब स्विंग शोषण नायट्रोजन उत्पादन, आणि पडदा पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादन.
प्रथम: क्रायोजेनिक हवा पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादन पद्धत
क्रायोजेनिक हवा पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादन ही पारंपारिक नायट्रोजन उत्पादन पद्धत आहे ज्याचा इतिहास जवळपास अनेक दशकांचा आहे. हे कच्चा माल म्हणून हवा वापरते, संकुचित करते आणि शुद्ध करते आणि नंतर हवेला द्रव हवेत द्रवरूप करण्यासाठी उष्णता विनिमय वापरते. द्रव हवा मुख्यतः द्रव ऑक्सिजन आणि द्रव नायट्रोजन यांचे मिश्रण आहे. द्रव ऑक्सिजन आणि द्रव नायट्रोजनचे वेगळे उत्कलन बिंदू नायट्रोजन मिळविण्यासाठी द्रव हवेच्या ऊर्धपातनाद्वारे वेगळे करण्यासाठी वापरले जातात.
फायदे: मोठ्या प्रमाणात गॅस निर्मिती आणि उत्पादन नायट्रोजनची उच्च शुद्धता. क्रायोजेनिक नायट्रोजन उत्पादन केवळ नायट्रोजनच नाही तर द्रव नायट्रोजन देखील तयार करू शकते, जे द्रव नायट्रोजनच्या प्रक्रियेची आवश्यकता पूर्ण करते आणि द्रव नायट्रोजन साठवण टाक्यांमध्ये साठवले जाऊ शकते. जेव्हा मधूनमधून नायट्रोजन भार किंवा हवा पृथक्करण उपकरणांची किरकोळ दुरुस्ती होते, तेव्हा स्टोरेज टाकीमधील द्रव नायट्रोजन वाफेरायझरमध्ये प्रवेश करतो आणि गरम केला जातो आणि नंतर प्रक्रिया युनिटची नायट्रोजन मागणी पूर्ण करण्यासाठी उत्पादन नायट्रोजन पाइपलाइनवर पाठविला जातो. क्रायोजेनिक नायट्रोजन उत्पादनाचे कार्य चक्र (दोन मोठ्या हीटिंगमधील मध्यांतराचा संदर्भ देत) साधारणपणे 1 वर्षापेक्षा जास्त असते, त्यामुळे क्रायोजेनिक नायट्रोजन उत्पादन सामान्यतः स्टँडबाय म्हणून मानले जात नाही.
तोटे: क्रायोजेनिक नायट्रोजन उत्पादन ≧99.999% च्या शुद्धतेसह नायट्रोजन तयार करू शकते, परंतु नायट्रोजनची शुद्धता नायट्रोजन लोड, ट्रेची संख्या, ट्रेची कार्यक्षमता आणि द्रव हवेतील ऑक्सिजन शुद्धता याद्वारे मर्यादित आहे आणि समायोजन श्रेणी खूप लहान आहे. म्हणून, क्रायोजेनिक नायट्रोजन उत्पादन उपकरणांच्या संचासाठी, उत्पादनाची शुद्धता मुळात निश्चित आणि समायोजित करणे गैरसोयीचे असते. क्रायोजेनिक पद्धत अत्यंत कमी तापमानात चालविली जात असल्याने, उपकरणे सामान्य ऑपरेशनमध्ये ठेवण्यापूर्वी प्री-कूलिंग स्टार्ट-अप प्रक्रिया असणे आवश्यक आहे. स्टार्ट-अप वेळ, म्हणजे, विस्तारक सुरू झाल्यापासून नायट्रोजन शुद्धता आवश्यकतेपर्यंत पोहोचेपर्यंतचा वेळ, साधारणपणे 12 तासांपेक्षा कमी नसतो; उपकरणे ओव्हरहॉलमध्ये प्रवेश करण्यापूर्वी, त्याला गरम करण्याचा आणि वितळण्याचा कालावधी, साधारणपणे 24 तासांचा कालावधी असणे आवश्यक आहे. म्हणून, क्रायोजेनिक नायट्रोजन उत्पादन उपकरणे वारंवार सुरू आणि बंद करू नयेत आणि दीर्घकाळ सतत चालू ठेवण्याचा सल्ला दिला जातो.
याव्यतिरिक्त, क्रायोजेनिक प्रक्रिया जटिल आहे, मोठ्या क्षेत्रावर व्यापलेली आहे, उच्च पायाभूत सुविधांचा खर्च आहे, विशेष देखभाल दलांची आवश्यकता आहे, मोठ्या संख्येने ऑपरेटर आहेत आणि गॅस हळूहळू (18 ते 24 तास) तयार करतात. हे मोठ्या प्रमाणावर औद्योगिक नायट्रोजन उत्पादनासाठी योग्य आहे.
दुसरा: प्रेशर स्विंग ऍडसॉर्प्शन (पीएसए) नायट्रोजन उत्पादन पद्धत
प्रेशर स्विंग ऍडसॉर्पशन (PSA) गॅस सेपरेशन टेक्नॉलॉजी ही नॉन-क्रायोजेनिक गॅस सेपरेशन टेक्नॉलॉजीची एक महत्त्वाची शाखा आहे. क्रायोजेनिक पद्धतीपेक्षा सोपी हवा पृथक्करण पद्धत शोधण्याच्या लोकांच्या दीर्घकालीन प्रयत्नांचे हे परिणाम आहे.
1970 च्या दशकात, पश्चिम जर्मन एसेन मायनिंग कंपनीने यशस्वीरित्या कार्बन आण्विक चाळणी विकसित केली, ज्यामुळे PSA हवा पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादनाच्या औद्योगिकीकरणाचा मार्ग मोकळा झाला. गेल्या 30 वर्षांत, हे तंत्रज्ञान वेगाने विकसित आणि परिपक्व झाले आहे. हे लहान आणि मध्यम आकाराच्या नायट्रोजन उत्पादनाच्या क्षेत्रात क्रायोजेनिक वायु पृथक्करणाचे मजबूत प्रतिस्पर्धी बनले आहे.
दाब स्विंग शोषण नायट्रोजन उत्पादन हवा कच्चा माल म्हणून आणि कार्बन आण्विक चाळणी शोषक म्हणून वापरते. हे हवेतील ऑक्सिजन आणि नायट्रोजनचे कार्बन आण्विक चाळणीच्या निवडक शोषणाच्या वैशिष्ट्यांचा वापर करते आणि खोलीच्या तपमानावर ऑक्सिजन आणि नायट्रोजन वेगळे करण्यासाठी प्रेशर स्विंग शोषण (दाब शोषण, दाब कमी करणे आणि आण्विक चाळणी पुनर्जन्म) च्या तत्त्वाचा वापर करते.
क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादनाच्या तुलनेत, दाब स्विंग शोषण नायट्रोजन उत्पादनाचे महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत: शोषण पृथक्करण खोलीच्या तपमानावर केले जाते, प्रक्रिया सोपी आहे, उपकरणे कॉम्पॅक्ट आहेत, फूटप्रिंट लहान आहे, ते सुरू करणे आणि थांबवणे सोपे आहे. त्वरीत सुरू होते, गॅस उत्पादन जलद होते (सामान्यत: सुमारे 30 मिनिटे), ऊर्जेचा वापर कमी असतो, ऑपरेटिंग खर्च कमी असतो, ऑटोमेशनची डिग्री जास्त असते, ऑपरेशन आणि देखभाल सोयीस्कर असते, स्किड इंस्टॉलेशन सोयीस्कर असते, विशेष पाया नाही आवश्यक आहे, उत्पादनाची नायट्रोजन शुद्धता एका विशिष्ट मर्यादेत समायोजित केली जाऊ शकते आणि नायट्रोजन उत्पादन ≤3000Nm3/h आहे. म्हणून, दाब स्विंग शोषण नायट्रोजन उत्पादन मधूनमधून ऑपरेशनसाठी विशेषतः योग्य आहे.
तथापि, आतापर्यंत, देशांतर्गत आणि परदेशी समकक्ष PSA नायट्रोजन उत्पादन तंत्रज्ञानाचा वापर करून केवळ 99.9% (म्हणजे O2≤0.1%) शुद्धतेसह नायट्रोजन तयार करू शकतात. काही कंपन्या 99.99% शुद्ध नायट्रोजन (O2≤0.01%) तयार करू शकतात. PSA नायट्रोजन उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या दृष्टीकोनातून उच्च शुद्धता शक्य आहे, परंतु उत्पादन खर्च खूप जास्त आहे आणि वापरकर्ते ते स्वीकारण्याची शक्यता नाही. म्हणून, उच्च-शुद्धता नायट्रोजन तयार करण्यासाठी PSA नायट्रोजन उत्पादन तंत्रज्ञानाचा वापर करताना पोस्ट-स्टेज शुद्धीकरण यंत्र देखील जोडणे आवश्यक आहे.
नायट्रोजन शुद्धीकरण पद्धत (औद्योगिक स्केल)
(1) हायड्रोजनेशन डीऑक्सीजनेशन पद्धत.
उत्प्रेरकाच्या कृती अंतर्गत, नायट्रोजनमधील अवशिष्ट ऑक्सिजन जोडलेल्या हायड्रोजनसह पाणी तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया देतो आणि प्रतिक्रिया सूत्र आहे: 2H2 + O2 = 2H2O. नंतर, उच्च-दाब नायट्रोजन कंप्रेसर बूस्टरद्वारे पाणी काढून टाकले जाते, आणि पुढील मुख्य घटकांसह उच्च-शुद्धता नायट्रोजन कोरडे झाल्यानंतर प्राप्त होते: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10.7×10-6. नायट्रोजन उत्पादनाची किंमत सुमारे 0.5 युआन/m3 आहे.
(२) हायड्रोजनेशन आणि डीऑक्सीजनेशन पद्धत.
ही पद्धत तीन टप्प्यात विभागली गेली आहे: पहिला टप्पा म्हणजे हायड्रोजनेशन आणि डीऑक्सीजनेशन, दुसरा टप्पा डिहायड्रोजनेशन आणि तिसरा टप्पा म्हणजे पाणी काढून टाकणे. खालील रचना असलेले उच्च-शुद्धता नायट्रोजन मिळते: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6. नायट्रोजन उत्पादनाची किंमत सुमारे 0.6 युआन/m3 आहे.
(3) कार्बन डीऑक्सीजनेशन पद्धत.
कार्बन-समर्थित उत्प्रेरकाच्या (विशिष्ट तापमानात) क्रिया अंतर्गत, सामान्य नायट्रोजनमधील अवशिष्ट ऑक्सिजन उत्प्रेरकाने पुरवलेल्या कार्बनशी प्रतिक्रिया देऊन CO2 तयार करतो. प्रतिक्रिया सूत्र: C + O2 = CO2. CO2 आणि H2O काढून टाकण्याच्या पुढील टप्प्यानंतर, खालील रचना असलेले उच्च-शुद्धता नायट्रोजन प्राप्त होते: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10. नायट्रोजन उत्पादनाची किंमत सुमारे 0.6 युआन/m3 आहे.
तिसरा: पडदा पृथक्करण आणि हवा पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादन
पडदा पृथक्करण आणि हवा पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादन देखील नॉन-क्रायोजेनिक नायट्रोजन उत्पादन तंत्रज्ञानाची एक नवीन शाखा आहे. ही एक नवीन नायट्रोजन उत्पादन पद्धत आहे जी 1980 च्या दशकात परदेशात वेगाने विकसित झाली. अलिकडच्या वर्षांत चीनमध्ये याचा प्रचार आणि वापर केला जात आहे.
पडदा पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादन कच्चा माल म्हणून हवा वापरते. एका विशिष्ट दाबाखाली, ते पोकळ फायबर झिल्लीमधील ऑक्सिजन आणि नायट्रोजनचे वेगवेगळे प्रवेश दर वापरून नायट्रोजन तयार करण्यासाठी ऑक्सिजन आणि नायट्रोजन वेगळे करते. वरील दोन नायट्रोजन उत्पादन पद्धतींच्या तुलनेत, त्यात साधी उपकरणे रचना, लहान व्हॉल्यूम, कोणतेही स्विचिंग वाल्व, सोपे ऑपरेशन आणि देखभाल, जलद गॅस निर्मिती (3 मिनिटांत) आणि अधिक सोयीस्कर क्षमता विस्तार ही वैशिष्ट्ये आहेत.
तथापि, पोकळ फायबर पडद्यांना संकुचित हवेच्या स्वच्छतेसाठी कठोर आवश्यकता असतात. पडदा वृद्ध होणे आणि निकामी होण्याची शक्यता असते आणि त्यांची दुरुस्ती करणे कठीण असते. नवीन पडदा बदलणे आवश्यक आहे.
≤98% च्या नायट्रोजन शुद्धतेची आवश्यकता असलेल्या लहान आणि मध्यम आकाराच्या वापरकर्त्यांसाठी मेम्ब्रेन सेपरेशन नायट्रोजन उत्पादन अधिक योग्य आहे, आणि यावेळी सर्वोत्तम कार्य-किंमत गुणोत्तर आहे; जेव्हा नायट्रोजन शुद्धता 98% पेक्षा जास्त असणे आवश्यक असते, तेव्हा ते समान तपशीलाच्या दाब स्विंग शोषण नायट्रोजन उत्पादन उपकरणापेक्षा सुमारे 30% जास्त असते. म्हणून, जेव्हा झिल्ली पृथक्करण नायट्रोजन उत्पादन आणि नायट्रोजन शुद्धीकरण उपकरणे एकत्रित करून उच्च-शुद्धता नायट्रोजन तयार केले जाते, तेव्हा सामान्य नायट्रोजनची शुद्धता साधारणपणे 98% असते, ज्यामुळे शुद्धीकरण यंत्राचा उत्पादन खर्च आणि ऑपरेशन खर्च वाढतो.
पोस्ट वेळ: जुलै-24-2024
