氮气制造流程及原理.ppt

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1、氮气的制造流程及原理气体化学科目录一、大气的组成二、主要厂家的空分方式和产品纯度三、法美空气分离（精馏）的原理四、空分的流程1、过滤及压缩2、净化3、制冷，热交换4、精馏一、大气的组成(体积含量）ELEMENTS基本成分SYMBOL符号COMPOSITIONINVOLUME含量OXYGEN氧NITROGEN氮ARGON氩O2N2Ar20.9%78.1%0.93%HELIUM氦NEON氖KRYPTON氪XENON氙HYDROGEN氢气HeNeKrXeH25.24ppm18.18ppm1.139ppm0.086ppm0.5ppmWATER水CARBONDIOXIDE二氧化碳HYD

2、ROCARBONS碳氢化合物H2OCO2CH4C2+variable300to700ppm3to5ppm<0.5ppm稀有气体杂质大气中含有很多组分，其中含量最多的是氮气，约占总量的78.1%氮气性质不活泼，所以经常用做保护气，防止氧化。空气分离ASU(AirSeparateUnit)：目前世界上的空气分离技术主要有三种方法：过程Distillation精馏Adsorption吸附器Membrane膜分离发展Near1900:Smalldevicesproducinggaseousoxygenandnitrogen氧氮小型装置1970’s:PSAN2&PSAO21980’s:

3、H2membranes&N2membranes开创者设备精馏塔分子筛Membranes(hollowfibers)二、主要厂家的空分方式和产品纯度Processes过程Distillation精馏Adsorption吸附Membrane膜分离Purity纯度O2:85%to99.9%N2:upto10ppbAr,Kr,XeO2:90%to93%N2:upto99.9%N2:95%to99.9%Capacityrange产量100T/Dtomorethan3000T/D5T/Dto150T/D<5T/Dto99.9%<80T/Dto95%Advantages效益Largepro

4、ductioncapacityEnergyefficientOnlysourceofliquid产量大/能耗低/全液体SmallinvestmentQuickstartup投资小/启动快SmallinvestmentSimpleoperation投资小/操作简单纯度对比：SOURCE:ATMOSPHERICAIRPRODUCTSO2,N2,Ar(gasorliquid)WASTE(IMPURENITROGEN)污氮AirSeparationUnit空分装置原料：空气气态或液态产品　氧，氮，氩法美高新的空分是利用精馏工艺，将空气分离成不同的组分，并保证每种组分的纯度达到很高的要

5、求三、空气分离（精馏）的原理1、易挥发组分和难挥发组分每一种物质在一定的温度下对应一个饱和蒸汽压，在同一温度下，饱和蒸汽压高的物质说明它的分子从液体中蒸发的多，也就是容易挥发，反之则表示难于挥发。以下表为例，在100K时氧、氮、氩的饱和蒸汽压：氧氮氩0.259Mpa0.795Mpa0.344Mpa从表中可以看出，由氧、氮、氩组成的液体，氮相对氧、氩为易挥发组分；氧相对氮、氩为难挥发组分。water+alcohol水和酒精vaporphase气相Liquidphase液相Distillate蒸馏Heater加热器vaporricherinalcohol酒精蒸汽Coler冷凝器2

6、、什么叫精馏？概括的说，精馏是利用两种物质的沸点不同，多次地进行混合蒸气的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程，以达到分离的目的。Mostvolatileelement易挥发组分Lessvolatileelement易冷凝组分CONDENSER冷凝器Trays塔板BOILER沸腾器EnrichmentinLightEnrichmentinHeavy持续的水气接触四、空分的流程净化COMPRESSION压缩AIROXYGENNITROGENPURIFICATION净化COLDPRODUCTION(option1)DISTILLATION精馏CRYOGENIC低温侧NON-CRYO

7、GENIC非低温侧HEATEXCHANGE热交换WASTECOLDPRODUCTION(option2)空分模拟图COMPRESSION压缩PURIFICATION净化COLDPRODUCTION制冷HEATEXCHANGE热交换DISTILLATION精馏氩镏塔1、空分流程-压缩为什么要压缩？1、后期精馏工艺的需要、为后期膨胀制冷提供前提2、空气在压缩后水蒸气达到饱和，通过压缩机末端冷却器去除大部分的水分(如下图，空气中有11g的水分通过压缩冷却后被去除)并经过疏水器排出Atmosphericair常