1.產(chǎn)品氮氣壓力高于8bar時有三種方案:
第一種方案:返流膨脹制氮流程同時配置產(chǎn)品氮壓機,膨脹機增壓端增壓產(chǎn)品氮氣或者正流空氣,空壓機壓力取最低返流膨脹壓力,產(chǎn)品提取率可達38%左右。
第二種方案:正流膨脹制氮流程同時配置產(chǎn)品氮壓機,膨脹機增壓端增壓產(chǎn)品氮氣或者正流空氣,最低精餾塔壓力4bar,產(chǎn)品提取率可達45%左右,液體量可以生產(chǎn)較大。
第三種方案:返流膨脹流程,膨脹機增壓端增壓產(chǎn)品氮氣或者正流空氣,出冷箱直接的產(chǎn)品所需壓力,缺點是返流膨脹壓力高,造成部分有效能未利用。
2.產(chǎn)品氮氣在5到8bar之間時有兩種方案:
第一種方案:返流膨脹流程,膨脹機增壓端增壓產(chǎn)品氮氣或者正流空氣。
第二種方案:正流膨脹流程,膨脹機增壓端增壓產(chǎn)品氮氣或者正流空氣,外加產(chǎn)品氮壓機壓縮,壓力高時這種流程優(yōu)勢大。
3.產(chǎn)品氮氣在0到5bar時有四種方案:
第一種方案:返流膨脹流程,膨脹機增壓端增壓產(chǎn)品氮氣或者正流空氣,然后節(jié)流至所需壓力,一般在4到5bar;返流膨脹空氣壓縮機壓力較產(chǎn)品氮氣的壓力要求高0.8bar。
第二種方案:正流膨脹流程,膨脹機增壓端增壓產(chǎn)品氮氣或者正流空氣,產(chǎn)品壓力直接獲得,一般產(chǎn)品氮氣在4bar到5bar。正流膨脹壓縮機壓力較產(chǎn)品氮氣高1.5bar左右,但是其提取率較高,膨脹空氣先增壓,后膨脹,然后直接放空作為再生氣;產(chǎn)品規(guī)模大于10000Nm3/h時可以單獨設(shè)置增壓機去增壓膨脹空氣,膨脹后進塔,這樣可以提高產(chǎn)品量。
第三種方案:雙塔精餾流程,這種流程將上塔中部的富氧作為廢氣排放去純化器做再生氣,上塔底部大量富氧作為非產(chǎn)品氣抽出,這樣可以提高上塔排壓,滿足產(chǎn)品氮氣壓力要求,節(jié)省氮氣產(chǎn)品壓縮能耗。這種流程可以獲得兩種壓力的產(chǎn)品氮氣分別是0到2bar和5bar左右或者更高。
第四種方案:雙塔雙冷凝流程,將上塔底部富氧節(jié)流后上塔頂部的冷凝頭,這樣可以獲得0到3bar和5到7bar或者更高產(chǎn)品氮氣,這種流程產(chǎn)品提取率高,可達60%左右。
4.產(chǎn)品氮氣為主氧氣為輔有兩種方案
第一種方案:掛氧塔返流制氮流程,適宜生產(chǎn)氧氣占氮氣量10%到20%的氧氣產(chǎn)品要求。
第二種方案:雙塔流程,通過將污氮抽口及下塔物料進上塔的進料口下移,可以使產(chǎn)品氧氣占產(chǎn)品氮氣30%到50%左右,但是需要滿足純化系統(tǒng)再生氣體需求。
5.高純氮節(jié)能流程有兩種方案:
第一種方案:高純氮返流全膨脹節(jié)能流程:采用全膨脹,多余冷量采取在膨脹機后抽一股低溫氣體與污氮氣混合至-20℃左右,然后去鋁制板翅式換熱器換熱,省去冷水機組。
第二種方案:高純氮正流全膨脹節(jié)能流程:采用全膨脹,這樣可以降低空壓機排氣壓力,節(jié)省能耗,但是膨脹機的葉輪直徑會增大,投資相應(yīng)增多。
6.變壓吸附有兩種方案:
第一種方案:粗制氮氣,純度達到99.99%,精制氮氣,純度達到99.999%,單套可以做到3000Nm3/h左右,可以多套組合,按照需要?;蛘唛_,不需要液體產(chǎn)品。
第二種方案:粗制氮氣,純度達到99.99%,精制氮氣,純度達到99.999%,單套可以做到3000Nm3/h左右,可以多套組合,按照需要?;蛘唛_,需要液體產(chǎn)品,采取配套外液化裝置,可以自由停車或者開車,優(yōu)點是節(jié)省能耗,缺點是投資大。
7.超高純氮氣
超高純氮氣主要用于電子工業(yè),在集成電路、芯片(晶片)和相關(guān)元器件的生產(chǎn)過程中,超高純氮氣與普通氮氣相比,對以下條件有嚴格要求,目前一般要求總雜質(zhì)含量集成電路要求:4ppm,芯片要求:1ppm或者更高,同時設(shè)計電子工業(yè)用高純氮裝置時,要重視裝置所在大氣組成的測定,且設(shè)計一定要留有余量。其難點和要點主要是一氧化碳、氫和水分的達標,為此,要采取不同的凈除方法:
(1)CO的凈除:利用壓縮機的壓縮熱,在觸媒的幫助下,通過催化反應(yīng),除去一氧化碳,可以使產(chǎn)品中所含CO降低到0.1ppm以下。
(2)CO2的凈除:通過分子篩床層吸附。
(3)氫氣等低沸點組分的凈除:氫氣,氦氖氣都是沸點比氮氣低的組分,在一氧化碳轉(zhuǎn)化爐中,空氣中的氫氣生成水,然后從冷凝蒸發(fā)器排出不凝氣體,放空以使低沸點組分除去,但是其純度仍然不夠,仍需要通過特殊流程組織比如采用加設(shè)純氮精餾輔塔,在液氮頂部設(shè)置冷凝器,底部設(shè)置再沸器,增大循環(huán)倍率來除去低沸點的氫氣等雜質(zhì)。
(4)甲烷等高沸點組分的凈除:甲烷等烴類氣體以及氪氙等稀有氣體的沸點比氮氣高得多,它們會全部濃縮到塔底的富氧液空中,達標沒有問題。
(5)水分的凈除:通過分子篩床層吸附,同時水分有最高的沸點,達到要求沒問題。
(6)顆粒度:通過精密過濾器來滿足。
超高純制氮裝置可以通過使用一氧化碳轉(zhuǎn)爐及特殊的冷箱流程設(shè)計,完全可以達到或者超過標準要求,方案有兩個:
第一種方案:常規(guī)制氮裝置,加氮氣終端凈化器獲得,但是投資需增加30%左右。
第二種方案:在制氮流程中采用一氧化碳轉(zhuǎn)化爐,配置氮氣精餾輔塔,使氫氣等雜質(zhì)作為廢氣放空,這樣便可除去低沸點的氫氣,制取得到超高純氮氣。