一、前言 隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，氮?dú)庠诨?、電子、冶金、食品、機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣 泛的應(yīng)用，我國對氮?dú)獾男枨罅棵磕暌源笥?%的速度增加。氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，在平常的狀態(tài)下表現(xiàn)為很大的惰性，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此，氮?dú)庠谝苯鸸I(yè)、電子工業(yè)、化工工業(yè)中廣泛的用來作為保護(hù)氣 和密封氣，一般保護(hù)氣的純度要求為99.99%，有的要求99.998%以上的高純氮。液氮是一個(gè)較方便的冷源，在食品工業(yè)、醫(yī)療事業(yè)以及畜牧業(yè)的精液貯 藏等方面得到越來越普遍的應(yīng)用。在化肥工業(yè)生產(chǎn)合成氨時(shí)，合成氨的原料氣—?dú)洹⒌旌蠚馊粲眉円旱礈炀?，可使惰性氣體的含量極微小，一氧化硫和氧的含 量不超過20ppm。 氮?dú)庠谑突ぱb置中也有廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用及要求見下表： 裝置名稱 用途 負(fù)荷特點(diǎn) ????純度 壓力等級 加氫裝置 連續(xù)用量：用于氣封 用量小 ? 99.9% 0.7MPa 間斷用量：開工用于氣密；...一、前言 隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，氮?dú)庠诨ぁ㈦娮?、冶金、食品、機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣 泛的應(yīng)用，我國對氮?dú)獾男枨罅棵磕暌源笥?%的速度增加。氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，在平常的狀態(tài)下表現(xiàn)為很大的惰性，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因此，氮?dú)庠谝苯鸸I(yè)、電子工業(yè)、化工工業(yè)中廣泛的用來作為保護(hù)氣 和密封氣，一般保護(hù)氣的純度要求為99.99%，有的要求99.998%以上的高純氮。液氮是一個(gè)較方便的冷源，在食品工業(yè)、醫(yī)療事業(yè)以及畜牧業(yè)的精液貯 藏等方面得到越來越普遍的應(yīng)用。在化肥工業(yè)生產(chǎn)合成氨時(shí)，合成氨的原料氣—?dú)?、氮混合氣若用純液氮洗滌精制，可使惰性氣體的含量極微小，一氧化硫和氧的含 量不超過20ppm。 氮?dú)庠谑突ぱb置中也有廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用及要求見下表： 裝置名稱 用途 負(fù)荷特點(diǎn) ????純度 壓力等級 加氫裝置 連續(xù)用量：用于氣封 用量小 ? 99.9% 0.7MPa 間斷用量：開工用于氣密；停工用于吹掃 用量較大 ? 99.9% 0.7 MPa 重整裝置 間 斷用量：用于吹掃、干燥等 用量較大 ? 99.9% 0.7 MPa PTA裝置 連續(xù)用量：用于氣封 用量較小 ? 99.99% 0.7 MPa 間斷用量：反應(yīng)器保護(hù) 一次用量大 99.99% 4.0 MPa 間斷用量：輸送 用量大 ? 95% 0.7 MPa PX裝置

為了降低設(shè)備的安裝成本，越來越多的空分用戶要求冷箱整裝出廠，冷箱整裝就是在設(shè)計(jì)時(shí)，合理分割各功能模塊，在生產(chǎn)廠內(nèi)完成設(shè)備制造，并以模塊化的形式完成產(chǎn)品交付。與設(shè)備散件出廠，現(xiàn)場安裝相比，整體冷箱可以充分利用生產(chǎn)制造廠內(nèi)完善的硬件設(shè)施，良好的施工環(huán)境，大量縮減現(xiàn)場工作量，提高產(chǎn)品質(zhì)量控制，加快施工進(jìn)度，減少制造成本。 整體交貨的高純氮空分設(shè)備冷箱內(nèi)包含精餾塔、冷凝蒸發(fā)器、換熱器、閥門等，通過管道將各部連接組成整體。這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮運(yùn)輸條件和安裝方便等因素，并通過合理的設(shè)計(jì)、制造，較終模塊化的形式交付用戶。 設(shè)計(jì)思路應(yīng)保證：整裝交貨的冷箱能完全滿足成套空分設(shè)備的技術(shù)性能要求；工藝流程計(jì)算應(yīng)適應(yīng)整裝冷箱的特殊要求；保證冷箱的規(guī)劃布置具有可行性和先進(jìn)性。在保證性能的前提下，優(yōu)化裝置工藝流程和單元設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，使單元設(shè)備結(jié)構(gòu)符合整裝交貨的特殊要求，并同時(shí)保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求。 通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，空分設(shè)備冷箱整裝可以做得更加緊湊，現(xiàn)場工作量減少，安裝成本降低。產(chǎn)品質(zhì)量更高。

迪爾空分的一個(gè)煉鋼用戶早期投建的空分設(shè)備，當(dāng)時(shí)由于工藝需求的氮?dú)庥昧枯^小，為了減少投資，采用了氧、氮?dú)?：1的分子篩吸附凈化流程，沒有配置冷水機(jī)組，用大量抽取污氮?dú)馊ニ渌越档屠鋮s水溫度。

高純氮的基本流程形式有以下幾種：1、返流廢氣膨脹流程，適合于對氮?dú)猱a(chǎn)品壓力較高的場合。該流程有效的利用了帶壓力的廢氣，分全膨脹與部分膨脹兩種流程，全膨脹較部分膨脹所產(chǎn)生的液體量會較大，但是會增加膨脹機(jī)的投資。2、正流空氣膨脹機(jī)流程，適用于要求氮?dú)猱a(chǎn)品壓力較低品的場合。流程形式為膨脹空氣經(jīng)過膨脹機(jī)增壓端增壓后直接去膨脹，膨脹至接近于常壓直接放空，在裝置規(guī)模較大時(shí)，則是單獨(dú)設(shè)置增壓機(jī)用于增壓膨脹空氣，用于提高產(chǎn)品產(chǎn)量。3、變壓吸附制氮，適用于氮?dú)饧兌纫筝^低的場合。一般變壓吸附無法生產(chǎn)液體，需要液體產(chǎn)品時(shí)，采取配套外液化裝置的方式。以上幾種流程形式相比較，變壓吸附可以降低能耗，但投資較大。當(dāng)前應(yīng)用較多的為返流廢氣膨脹流程和正流空氣膨脹流程，其中正流空氣膨脹適合液體用量較大的用戶，返流廢氣膨脹流程具有能耗低的優(yōu)勢，應(yīng)用較為廣泛。

物質(zhì)的溫度

空氣的吸附凈化

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，深冷空分制氮設(shè)備已廣泛應(yīng)用于石化、玻璃、輪胎、多晶硅、碳纖維等工業(yè)領(lǐng)域，制氮工藝流程由空氣壓縮及凈化、空氣分離、液氮汽化組成。 1、空氣的壓縮及凈化：空氣經(jīng)過濾器清除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)后，進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，壓縮至所需壓力，然后送入空氣冷卻塔，降低空氣溫度。再進(jìn)入分子篩吸附裝置，除去空氣中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳?xì)浠衔铩? 2、空氣的分離：凈化后的空氣進(jìn)入分餾塔中的主換熱器，被返流氣體（產(chǎn)品氮?dú)?、廢氣）冷卻至飽和溫度，送入精餾塔底部，在塔頂部得到氮?dú)猓嚎战?jīng)節(jié)流后送入冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)，同時(shí)冷凝由精餾塔送來的部分氮?dú)猓淠蟮囊旱徊糠肿鳛榫s塔的回流液，另一部分作為液氮產(chǎn)品出分餾塔。 由冷凝蒸發(fā)器出來的廢氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱到約130K進(jìn)膨脹機(jī)膨脹制冷，為分餾塔提供冷量，膨脹后的氣體一部分作為分子篩的再生和吹除用，然后經(jīng)消音器排入大氣。 3、液氮的氣化：由分餾塔出來的液氮進(jìn)液氮貯槽貯存，當(dāng)空分設(shè)備檢修時(shí)，貯槽內(nèi)的液氮進(jìn)入汽化器被加熱后，送入產(chǎn)品氮?dú)夤艿馈?