Flujo del proceso del generador de nitrógeno
La mayor fuente y el menor coste de nitrógeno es el aire. Los componentes principales del aire son el oxígeno y el nitrógeno. Representan alrededor del 22% y el 78% respectivamente. Por supuesto, hay dióxido de carbono, vapor de agua y una pequeña cantidad de gases inertes. Por tanto, el generador de nitrógeno es esencialmente un equipo de "separación de aire", que sólo necesita separar oxígeno y nitrógeno.
El generador de nitrógeno debe seleccionarse de acuerdo con la pureza del nitrógeno. Si los requisitos de pureza no son altos, se puede utilizar un generador de nitrógeno de tamiz molecular. Si los requisitos de pureza son altos, se puede utilizar un generador de oxígeno refrigerado. utilizarse.
El generador de nitrógeno con método de congelación utiliza los diferentes puntos de ebullición del oxígeno y el nitrógeno (el punto de ebullición del oxígeno es -183°C y el punto de ebullición del nitrógeno es -196°C). y purifica el aire (eliminando una pequeña cantidad de humedad del aire. Gases como dióxido de carbono, acetileno, hidrocarburos e impurezas como polvo) luego se comprimen y enfrían para convertirse en aire líquido. Luego, utilizando la diferencia en los puntos de ebullición del oxígeno y el nitrógeno, el aire líquido se evapora y condensa varias veces en la torre de destilación para separar el oxígeno y el nitrógeno y obtener oxígeno puro (que puede alcanzar una pureza del 99,6%) y nitrógeno puro (puede alcanzar 99,9% de pureza). Si agrega algunos dispositivos adicionales, también puede extraer argón, neón, helio, criptón, xenón y otros gases inertes raros que tienen muy poco contenido en el aire. El oxígeno producido por el dispositivo de separación de aire es comprimido por el compresor y, finalmente, el nitrógeno comprimido se coloca en un cilindro de alta presión para su almacenamiento. Aunque el uso de este método para producir nitrógeno requiere conjuntos completos de equipos a gran escala y estrictas técnicas de operación de seguridad, el rendimiento es alto y puede producir varios metros cúbicos secos o decenas de miles de metros cúbicos de oxígeno y nitrógeno por hora, y las materias primas consumidas son solo se compra, transporta o almacena aire en los almacenes. Por lo tanto, desde que se desarrolló el primer generador criogénico de nitrógeno (oxígeno) con separación de aire en 1903, este método de generación de oxígeno ha sido el más utilizado.
Método de producción de oxígeno por tamiz molecular (método de adsorción): el oxígeno ingresa al adsorbedor cuando el oxígeno en el adsorbedor alcanza una cierta cantidad (la presión alcanza un cierto nivel), la válvula de salida de oxígeno se puede abrir para liberar. el oxígeno. Después de un período de tiempo, el nitrógeno adsorbido por el tamiz molecular aumenta gradualmente, la capacidad de adsorción se debilita y la pureza del oxígeno producido disminuye. Es necesario utilizar una bomba de vacío para extraer el nitrógeno adsorbido en el tamiz molecular y luego. repita el proceso anterior. Este método de producción de oxígeno también se llama método de adsorción. Recientemente, se han desarrollado pequeños generadores de oxígeno que utilizan el método de adsorción para producir oxígeno, que son convenientes para uso doméstico. Por supuesto, este también es un equipo generador de nitrógeno.
Utiliza la característica de que las moléculas de nitrógeno son más grandes que las de oxígeno y utiliza un tamiz molecular especial para separar el oxígeno del aire. Primero, se utiliza un compresor para forzar el aire seco a través del tamiz molecular hacia el adsorbedor al vacío. Las moléculas de nitrógeno en el aire son absorbidas por el tamiz molecular. El sistema de producción de oxígeno por separación de aire incluye un sistema de compresor de aire, un sistema de enfriamiento de aire. sistema de enfriamiento de agua y un sistema de purificación de tamiz molecular, sistema expansor presurizado, sistema de torre de destilación, sistema de gasificación presurizado, sistema de oxígeno, sistema de compresor de oxígeno, sistema de estación reguladora de presión Introducción al principio de separación de nitrógeno y oxígeno en la torre de destilación. Separación de aire Sistema de generación de oxígeno: Torre de destilación Es un método que utiliza la destilación para separar cada componente. Esto da como resultado equipos con componentes de alta pureza.
El aire se enfría hasta acercarse a la temperatura de licuefacción y luego se envía a la torre inferior de la torre de destilación. El aire entra en contacto con el líquido de reflujo de temperatura más baja de abajo hacia arriba para la transferencia de calor, de modo que parte del líquido. El aire se condensa en un líquido. Dado que el oxígeno es un componente no volátil y el nitrógeno es un componente volátil, durante el proceso de condensación se condensa más oxígeno que nitrógeno, lo que mejora la pureza del nitrógeno en el gas. Al mismo tiempo, cuando el gas se condensa, se libera el calor latente de condensación, provocando que parte del líquido de reflujo se vaporice. Porque el nitrógeno es un componente volátil. Por lo tanto, se evapora más nitrógeno que oxígeno, lo que aumenta la pureza del oxígeno en el líquido. De esta forma, el gas transfiere calor y masa con el líquido de reflujo en cada plato de abajo hacia arriba. Cada vez que pasa por un plato, la pureza del nitrógeno en la fase gaseosa aumenta cuando el gas llega a la parte superior de la torre inferior. , la mayor parte del oxígeno se ha condensado en el líquido, lo que da como resultado una pureza del nitrógeno del 99,999 % en la fase gaseosa. Parte del nitrógeno ingresa al evaporador de condensación y se condensa en nitrógeno líquido. Como líquido de reflujo de la torre inferior. Al mismo tiempo, el oxígeno líquido en el fondo de la torre superior se vaporiza y se utiliza como gas ascendente en la torre superior para participar en la destilación de la torre superior.