Šiuolaikinėje pramoninėje gamyboje azotas, kaip svarbios apsauginės dujos, inertinės dujos ir reakcijos terpė, plačiai naudojamas daugelyje sričių, tokių kaip chemijos pramonė, elektronika, maistas ir medicina. Siekiant patenkinti azoto poreikį įvairiais scenarijais, dabartinės pagrindinės azoto gamybos technologijos daugiausia apima azoto gamybą naudojant azoto generatorių (PSA) ir kriogeninį oro atskyrimą. Šiame straipsnyje bus sistemingai analizuojami šių dviejų technologijų skirtumai iš kelių aspektų, tokių kaip pagrindiniai principai, gamybos mastas, paleidimo laikas, sąnaudų struktūra, produkto grynumas ir taikymo scenarijai, siekiant padėti vartotojams pasirinkti tinkamiausią azoto gamybos sprendimą pagal faktinius poreikius.
Pagrindiniai principai
1. Azoto generatorius (PSA)
Slėgio svyravimo adsorbcijos (PSA) technologija naudoja skirtingą molekulinio sieto adsorbcijos gebą, kad suslėgtomis sąlygomis sugertų priemaišas, tokias kaip deguonis ir anglies dioksidas, kad atskirtų azotą. Jo proceso srautas yra paprastas, o darbinis slėgis paprastai yra nuo 0,5 iki 0,8 MPa, o nuolatinė azoto gamyba pasiekiama periodiškai keičiant slėgį.
2. Kriogeninio oro atskyrimo azoto gamyba
Remiantis kiekvieno komponento virimo temperatūros skirtumu ore, itin žemoje temperatūroje (dažniausiai žemesnėje nei -180 laipsnių) oras suskirstomas į azotą, deguonį ir argoną suspaudžiant, aušinant, skystinant ir distiliuojant. Ši technologija yra sudėtinga technologija ir didžiulė įranga, tačiau ja galima pasiekti kelių{3}}produktų bendros gamybos.
Gamybos mastas ir efektyvumas
|
Metrika |
PSA azoto generavimas |
Kriogeninis oro atskyrimas |
|
Gamybos pajėgumai |
Nuo kelių iki tūkstančių Nm³/h, tinka mažam ir vidutiniam{0}}dujų poreikiui. |
Iki dešimčių tūkstančių Nm³/h, idealiai tinka didelio masto centralizuotam tiekimui arba skysto azoto gamybai. |
|
Atkūrimo rodiklis |
Maždaug 70–80 proc. |
Daugiau nei 95%, su dideliu energijos panaudojimo efektyvumu. |
|
Paleidimo laikas- |
Trumpas, stabilus veikimas paprastai pasiekiamas per 30 minučių. |
Ilgas, reikia nuo kelių valandų iki dienų, kad atvėstų ir-paleidžiama. |
Išlaidų analizė
1. Pradinė investicija
- PSA azoto gamyba: Įranga yra paprastos struktūros, mažo ploto ir mažos pradinės investicijos. Mažos sistemos kainuoja apie šimtus tūkstančių juanių, o vidutinės ir didelės sistemos – apie milijonus juanių.
- Kriogeninis oro atskyrimas: Įranga yra sudėtinga ir reikalauja palaikomųjų kompresorių blokų, šaldymo dėžių, talpyklų ir kt. Investicijų mastas yra didelis, paprastai kainuoja daugiau nei 100 mln. juanių.
2. Eksploatacinės išlaidos
- PSA azoto gamyba: daugiausia energijos suvartojama, vieneto azoto suvartojimas yra apie 0,4–0,6 kWh / Nm³, o priežiūros išlaidos yra mažos.
- Kriogeninis oro atskyrimas: nors įrenginio energijos suvartojimas yra mažas, bendras energijos suvartojimas yra didelis dėl didelio masto; jis tinka nuolatiniam ir stabiliam darbui ir turi daugiau pranašumų ilgalaikėje{0}}vieneto sąnaudoje, ypač tinka didelės-paklausos.
Produkto grynumo palyginimas
1. PSA azoto gamyba
Įprastas grynumas gali siekti 99,9–99,999%, o tai tinka daugeliui pramonės scenarijų, tokių kaip maisto azoto užpildymas, cheminė apsauga, metalo apdorojimas ir kt.
2. Kriogeninio oro atskyrimo azoto gamyba
Grynumas paprastai yra didesnis nei 99,999 %, tuo pačiu metu galima gauti didelio grynumo skystą azotą, skystą deguonį ir kitus produktus. Jis tinka puslaidininkių, elektronikos ir kosmoso srityse, kur dujų grynumo reikalavimai yra itin aukšti.
Taikymo scenarijų santrauka
|
Funkcija |
PSA azoto generavimas |
Kriogeninis oro atskyrimas |
|
Tinkamas mastelis |
Mažo ir vidutinio masto, pertraukiamas arba nuolatinis dujų poreikis |
Didelio masto, nuolatinis ir stabilus dujų tiekimas |
|
Grynumo reikalavimai |
Nuo vidutinio iki didelio grynumo (mažiau nei 99,999 %) |
Itin-aukšto grynumo (didesnis arba lygus 99,999 %) |
|
Investicinės galimybės |
Mažesnės investicijos, lankstus diegimas |
Didesnės investicijos, tinkamos ilgalaikiam-stabiliam darbui |
|
Produkto forma |
Dujinis azotas (vėliau gali būti suskystintas) |
Bendra{0}}dujinio ir skystojo azoto gamyba |
|
Tipiškos pramonės šakos |
Maistas, farmacija, metalurgija, bendroji pramonė |
Elektronika, puslaidininkiai, didelio masto{0}}cheminis apdorojimas, oro atskyrimo dujų tiekimas |
PSA azoto gamyba ir kriogeninis oro atskyrimas turi savų privalumų. Kurį techninį maršrutą pasirinkti, reikėtų visapusiškai atsižvelgti į tokius veiksnius kaip dujų naudojimo skalė, grynumo reikalavimai, kapitalo biudžetas ir veikimo režimas. Mažiems ir vidutiniams naudotojams, kuriems taikomi aukšti lankstumo reikalavimai, PSA azoto generatoriai yra ekonomiškas ir praktiškas pasirinkimas; tuo tarpu įmonėms, kuriose gaminami didelio masto, didelio-grynumo ir kelių{5}}produktų{6}}produktai, kriogeniniai oro atskyrimo įrenginiai turi didelę ilgalaikę{7}}naudą. Įmonėms prieš priimant sprendimus rekomenduojama atlikti išsamią dujų poreikio analizę ir techninį bei ekonominį palyginimą, kad būtų pasirinktas tinkamiausias azoto gamybos planas.
