В съвременното промишлено производство азотът, като важен защитен газ, инертен газ и реакционна среда, се използва широко в много области като химическата промишленост, електрониката, храните и медицината. За да се отговори на търсенето на азот при различни сценарии, настоящите основни технологии за производство на азот включват главно производство на азот чрез азотен генератор (PSA) и криогенно разделяне на въздуха. Тази статия систематично ще анализира разликите между тези две технологии от множество измерения като основни принципи, производствен мащаб, време за стартиране, структура на разходите, чистота на продукта и сценарии за приложение, за да помогне на потребителите да изберат най-подходящото решение за производство на азот въз основа на действителните нужди.
Основни принципи
1. Генератор на азот (PSA)
Технологията за адсорбция с промяна на налягането (PSA) използва разликата в адсорбционния капацитет на молекулярното сито за адсорбиране на примеси като кислород и въглероден диоксид при условия на налягане за отделяне на азот. Процесът му е прост и работното налягане обикновено е между 0,5 и 0,8 MPa, а непрекъснатото производство на азот се постига чрез периодична трансформация на налягането.
2. Производство на азот чрез криогенно разделяне на въздуха
Въз основа на разликата в точките на кипене на всеки компонент във въздуха, въздухът се разделя на азот, кислород и аргон при изключително ниски температури (обикновено под -180 градуса) чрез компресия, охлаждане, втечняване и дестилация. Тази технология е сложна като технология и огромна като оборудване, но може да постигне много-копродукция на продукти.
Производствен мащаб и ефективност
|
Метрика |
PSA Генериране на азот |
Криогенно разделяне на въздуха |
|
Производствен капацитет |
Няколко до хиляди Nm³/h, подходящи за малко до средно{0}}потребление на газ. |
До десетки хиляди Nm³/h, идеален за-централизирано захранване в голям мащаб или производство на течен азот. |
|
Скорост на възстановяване |
Приблизително 70%–80%. |
Над 95%, с висока ефективност на оползотворяване на енергия. |
|
Време за стартиране- |
Кратко, обикновено достигане на стабилна работа в рамките на 30 минути. |
Дълго, изисква няколко часа до дни за охлаждане и стартиране-. |
Анализ на разходите
1. Първоначална инвестиция
- Производство на азот от PSA: Оборудването има проста структура, малък отпечатък и ниска първоначална инвестиция. Малките системи са около стотици хиляди юани, докато средните и големите системи са около милиони юани.
- Криогенно разделяне на въздуха: Оборудването е сложно и изисква поддържащи компресорни единици, хладилни кутии, резервоари за съхранение и др. Инвестиционният мащаб е голям, обикновено струва над 100 милиона юана.
2. Оперативни разходи
- Производство на азот при PSA: главно консумация на енергия, единичната консумация на азот е около 0,4–0,6 kWh/Nm³, а разходите за поддръжка са ниски.
- Криогенно разделяне на въздуха: Въпреки че консумацията на енергия на единица е ниска, общата консумация на енергия е висока поради големия мащаб; той е подходящ за непрекъсната и стабилна работа и има повече предимства в дългосрочните-единични разходи, особено подходящ за широко{1}}мащабно търсене.
Сравнение на чистотата на продукта
1. Производство на PSA азот
Конвенционалната чистота може да достигне 99,9% -99,999%, което е подходящо за повечето индустриални сценарии, като пълнене с азот в храната, химическа защита, обработка на метали и др.
2. Производство на азот чрез криогенно разделяне на въздуха
Чистотата обикновено е по-висока от 99,999% и течен азот с висока{1}}чистота, течен кислород и други продукти могат да бъдат получени едновременно. Той е подходящ за области като полупроводници, електроника и космическо пространство, където изискванията за чистота на газа са изключително високи.
Обобщение на сценариите за приложение
|
Характеристика |
PSA Генериране на азот |
Криогенно разделяне на въздуха |
|
Подходящ мащаб |
Малък до среден мащаб, периодично или непрекъснато търсене на газ |
Мащабно-, непрекъснато и стабилно снабдяване с газ |
|
Изисквания за чистота |
Средна до висока чистота (По-малко или равно на 99,999%) |
Ултра{0}}висока чистота (по-голяма или равна на 99,999%) |
|
Инвестиционна способност |
По-ниска инвестиция, гъвкаво внедряване |
По-висока инвестиция, подходяща-за дългосрочна стабилна работа |
|
Продуктова форма |
Газообразен азот (може да бъде втечнен впоследствие) |
Съв-производство на газообразен и течен азот |
|
Типични индустрии |
Храна, фармацевтика, металургия, обща промишленост |
Електроника, полупроводници, широко{0}}мащабна химическа обработка, доставка на газ за разделяне на въздуха |
Производството на PSA азот и криогенното разделяне на въздуха имат своите предимства. Кой технически маршрут да изберете трябва да вземе под внимание фактори като мащаб на използване на газ, изисквания за чистота, капиталов бюджет и режим на работа. За малки и средни-потребители с високи изисквания за гъвкавост, генераторите на азот PSA са икономичен и практичен избор; докато за предприятия с голям-мащаб, висока-чистота и много-продуктови съ-продукти, устройствата за криогенно разделяне на въздуха имат значителни дългосрочни-ползи. Препоръчва се предприятията да извършат подробен анализ на търсенето на газ и техническо и икономическо сравнение, преди да вземат решения, за да гарантират, че е избран най-подходящият план за производство на азот.
