2025/4/16 10:40:00

一、原理比较

1.深冷法制氮:

原理:利用空气中各成分的沸点差异进行分离。通过深度冷却空气,使其液化并进行分馏,达到分离氮气和氧气的目的。

核心环节:液化过程,通常采用布雷顿循环或约尔-汤姆逊循环等制冷循环技术。

2.变压吸附(PSA)法制氮:

原理:利用吸附剂(如碳分子筛)对空气中的氧、氮组分选择性吸附而使空气分离得到氮气。通过改变压力来控制气体的流动,从而实现氮气的提取。

核心环节:吸附与解吸过程,通常使用两塔并联,交替进行加压吸附和解压再生,以获得连续的氮气流。

 

二、设备比较

1.深冷法制氮:

设备复杂:包括空气压缩机、冷却器、主换热器、膨胀机、精馏塔等多个关键设备。

占地面积大:由于设备数量多且体积大,需要较大的安装空间。

投资高:设备一次性投资较多,基建费用也较高。

2.变压吸附(PSA)法制氮:

设备简单:主要设备包括空压机、冷却器、油水分离器、分子筛、吸附制氮机和储气罐等。

占地面积小:设备数量少且体积相对较小,安装空间要求较低。

投资低:设备投资规模比深冷空分装置低20%~50%,特别是对于中小规模制氮设备。

 

三、流程比较

1.深冷法制氮:

流程复杂:包括空气的预处理、压缩、冷却、液化、分馏等多个步骤。

启动时间长:设备在投入正常运行之前,需要有一个预冷启动过程,启动时间一般不小于12小时。

操作复杂:需要专业的操作人员进行监控和维护。

2.变压吸附(PSA)法制氮:

流程简单:主要包括吸附、均压降压、顺放、逆放、冲洗、充压等步骤。

启动时间短:启动后30分钟内即可获得合格的氮气产品。

操作简便:可实现智能化全自动控制,无需专人管理。

 

四、产品纯度比较

1.深冷法制氮:

纯度高:能够制取纯度高达99.999%的氮气。

纯度稳定:产品氮气压力较为稳定。

2.变压吸附(PSA)法制氮:

纯度可调:制取的氮气纯度一般在95%~99.9%范围内,可根据用户需要进行调节。

压力波动:氮气分离吸附-解吸-吸附过程存在压力波动,氮气压力不稳,需要增加氮气缓冲罐来缓冲氮气,调蓄气体压力。

 

五、运行成本比较

1.深冷法制氮:

能耗低:对于生产高纯度氮气(纯度在99.9%以上),深冷制氮与变压吸附制氮的单位电耗相差不大;但对于生产纯度较低的氮气,变压吸附制氮在单位电耗上有着明显的优势。

维修费用高:由于设备在低温下运行,运转机械较复杂,所以维修费用及保养时间均比变压吸附制氮多。

2.变压吸附(PSA)法制氮:

能耗低:以空气为原料,能耗仅为空压机所消耗的电能,运行成本低。

维修费用低:设备较简单,运转机械数量少,近似常温常压下操作,维修保养工作量少,费用低。

 

六、应用场景比较

1.深冷法制氮:

适宜大规模生产:由于设备复杂、投资高,但运行效率高,适合大规模工业制氮。

可生产液氮:深冷制氮不仅可以生产氮气,而且可以生产液氮,满足需要液氮的工艺流程。

2.变压吸附(PSA)法制氮:

适宜中小规模生产:由于设备简单、投资低、操作简便,适合中小规模制氮设备。

无备用手段:单套设备难以保证连续长周期运行,需要备用设备或与其他制氮方法结合使用。

 

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