Бо пешрафти илму техника ва рушди иқтисод, доираи истифодаи нитроген рӯз то рӯз васеъ шуда, ба бисёр соҳаҳои саноат ва ҳаёти ҳаррӯза ворид шудааст.
Нитроген ҷузъи асосии ҳаво буда, тақрибан 78% ҳаворо ташкил медиҳад. Нитрогени элементарӣ N2 дар шароити муқаррарӣ гази ранг ва бӯй аст. Зичии газ дар ҳолати стандартӣ 1,25 г/л аст. Нуқтаи обшавӣ -210 ℃ ва нуқтаи ҷӯшон -196 ℃ аст. Нитрогени моеъ яхдонест, ки ҳарорати паст дорад (-196 ℃).
Имрӯз мо якчанд усулҳои асосии истеҳсоли нитрогенро дар дохили кишвар ва хориҷа муаррифӣ хоҳем кард.
Се усули умумии истеҳсоли нитроген дар миқёси саноатӣ вуҷуд дорад: истеҳсоли нитрогени криогенӣ аз ҳаво, истеҳсоли нитрогени адсорбсияи фишор ва истеҳсоли нитроген аз мембрана ҷудо карда мешавад.
Якум: Усули истеҳсоли нитрогени ҷудокунии криогении ҳаво
Истеҳсоли нитроген аз ҳаво аз криогенӣ як усули анъанавии истеҳсоли нитроген мебошад, ки таърихи тақрибан чанд даҳсола дорад. Он ҳаворо ҳамчун ашёи хом истифода бурда, онро фишурда ва тоза мекунад ва сипас мубодилаи гармиро барои моеъ кардани ҳаво ба ҳавои моеъ истифода мебарад. Ҳавои моеъ асосан омехтаи оксигени моеъ ва нитрогени моеъ мебошад. Нуқтаҳои гуногуни ҷӯшидани оксигени моеъ ва нитрогени моеъ барои ҷудо кардани онҳо тавассути дистилятсияи ҳавои моеъ барои ба даст овардани нитроген истифода мешаванд.
Афзалиятҳо: истеҳсоли зиёди газ ва тозагии баланди нитрогени маҳсулот. Истеҳсоли нитрогени криогенӣ метавонад на танҳо нитроген, балки нитрогени моеъро низ тавлид кунад, ки ба талаботи раванди нитрогени моеъ ҷавобгӯ аст ва мумкин аст дар зарфҳои нигоҳдории нитрогени моеъ нигоҳ дошта шавад. Ҳангоми ба амал омадани сарбории фосилавии нитроген ё таъмири ночизи таҷҳизоти ҷудокунандаи ҳаво, нитрогени моеъ дар зарфи нигоҳдорӣ ба бухоркунанда ворид шуда, гарм карда мешавад ва сипас ба қубури нитрогени маҳсулот барои қонеъ кардани талаботи нитрогени агрегати коркард фиристода мешавад. Давраи кори истеҳсоли нитроген криогенӣ (дар назар ба фосилаи байни ду гармкунии калон) умуман зиёда аз 1 сол аст, аз ин рӯ истеҳсоли нитроген криогенӣ одатан ҳамчун ҳолати интизорӣ ҳисобида намешавад.
Камбудиҳо: Истеҳсоли нитрогени криогенӣ метавонад нитрогенро бо тозагии ≧99,999% истеҳсол кунад, аммо покии нитроген бо сарбории нитроген, шумораи ҷўйборҳо, самаранокии табақа ва тозагии оксиген дар ҳавои моеъ маҳдуд аст ва доираи танзим хеле хурд аст. Аз ин рӯ, барои маҷмӯи таҷҳизоти истеҳсоли нитрогени криогенӣ, тозагии маҳсулот асосан муайян аст ва барои танзим нороҳат аст. Азбаски усули криогенӣ дар ҳарорати бениҳоят паст гузаронида мешавад, таҷҳизот бояд пеш аз ба кор даровардани он раванди пеш аз хунуккуниро дошта бошад. Мудлати ба кор андохтани экспандер, яъне вадте, ки тозагии нитроген ба талабот мерасад, умуман на камтар аз 12 соат аст; пеш аз он ки тачхизот ба таъмири асосй дохил шавад, он бояд мухлати гармкунй ва обшавй, умуман 24 соат дошта бошад. Аз ин ру, тачхизоти азоти криогениро зуд-зуд ба кор андохтан ва боздоштан мумкин нест ва муддати дароз пай дар пай кор кардан ба максад мувофик аст.
Илова бар ин, раванди криогенӣ мураккаб буда, майдони калонро ишғол мекунад, хароҷоти баланди инфрасохторӣ дорад, қувваҳои махсуси нигоҳубинро талаб мекунад, шумораи зиёди операторҳо дорад ва оҳиста (18 то 24 соат) газ истеҳсол мекунад. Он барои истеҳсоли миқёси калони саноатии нитроген мувофиқ аст.
Дуюм: Усули истеҳсоли нитроген Adsorbtion Swing Фишор (PSA).
Технологияи ҷудокунии гази адсорбсияи фишор (PSA) як бахши муҳими технологияи ҷудокунии гази ғайри криогенӣ мебошад. Ин натичаи саъю кушиши дуру дарози одамон барои дарьёфт кардани усули оддитар аз усули криогенй чудо кардани хаво мебошад.
Дар солҳои 1970-ум ширкати кӯҳии Эссени Олмони Ғарбӣ торҳои молекулавии карбонро бомуваффақият таҳия карда, барои индустрикунонии истеҳсоли нитроген аз PSA аз ҳаво ҷудокунанда роҳ кушод. Дар давоми 30 соли охир ин технология босуръат инкишоф ёфт ва ба камол расид. Он рақиби пурқуввати ҷудокунии криогении ҳаво дар соҳаи истеҳсоли нитрогени хурд ва миёна гардид.
Истеҳсоли нитрогени адсорбсияи фишор ҳаворо ҳамчун ашёи хом ва ҷумбонидаи молекулавии карбон ҳамчун адсорбент истифода мебарад. Он хусусиятҳои адсорбсияи селективии оксиген ва нитрогенро аз ҷумбони карбон дар ҳаво истифода мебарад ва принсипи адсорбсияи гардиши фишорро (адсорбсияи фишор, десорбсияи коҳиши фишор ва барқарорсозии ҷумбонидан молекулавӣ) барои ҷудо кардани оксиген ва нитроген дар ҳарорати хонагӣ барои тавлиди нитроген истифода мебарад.
Дар муқоиса бо истеҳсоли нитрогени ҷудокунии криогении ҳаво, истеҳсоли нитрогени адсорбсияи фишор бартариҳои назаррас дорад: ҷудокунии адсорбсия дар ҳарорати хонагӣ сурат мегирад, раванд оддӣ аст, таҷҳизот паймон аст, изи пои хурд аст, оғоз кардан ва қатъ кардан осон аст, он зуд оғоз меёбад, истихроҷи газ зуд аст (умуман тақрибан 30 дақиқа), масрафи энергия хурд аст, хароҷоти амалиётӣ паст аст, дараҷаи автоматикунонӣ баланд аст, истифода ва нигоҳдорӣ қулай аст, насби слайд қулай аст, таҳкурсии махсус надорад талаб карда мешавад, тозагии нитрогени маҳсулотро дар доираи муайян танзим кардан мумкин аст ва истеҳсоли нитроген ≤3000Нм3/соат аст. Аз ин рӯ, истеҳсоли нитрогени адсорбсияи фишори фишор махсусан барои кори фосилавӣ мувофиқ аст.
Бо вуҷуди ин, то ҳол ҳамтоёни ватанӣ ва хориҷӣ танҳо бо истифода аз технологияи истеҳсоли нитроген PSA метавонанд нитрогенро бо тозагии 99,9% (яъне, O2≤0,1%) истеҳсол кунанд. Баъзе ширкатҳо метавонанд 99,99% нитрогени тоза (O2≤0,01%) истеҳсол кунанд. Аз нуқтаи назари технологияи истеҳсоли нитроген PSA тозагии баландтар имконпазир аст, аммо арзиши истеҳсолот хеле баланд аст ва корбарон гумон доранд, ки онро қабул кунанд. Аз ин рӯ, истифодаи технологияи истеҳсоли нитрогени PSA барои истеҳсоли нитрогени баландсифат бояд дастгоҳи тозакунии пас аз марҳиларо низ илова кунад.
Усули тозакунии нитроген (миқёси саноатӣ)
(1) Усули деоксигенатсияи гидрогенатсия.
Дар зери таъсири катализатор, оксигени боқимондаи нитроген бо гидрогени иловашуда реаксия карда, об ҳосил мекунад ва формулаи реаксия чунин аст: 2H2 + O2 = 2H2O. Сипас, об тавассути пуркунандаи компрессори нитрогении фишори баланд хориҷ карда мешавад ва нитрогени тозаи баланд бо ҷузъҳои асосии зерин тавассути хушккунӣ ба даст оварда мешавад: N2≥99,999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10,7×10-6. Арзиши истеҳсоли нитроген тақрибан 0,5 юан/м3 аст.
(2) Усули гидрогенизатсия ва деоксигенатсия.
Ин усул ба се марњила људо мешавад: марњилаи якум - гидрогенизатсия ва деоксигенатсия, марњилаи дуюм - дегидрогенизатсия ва сеюм - тоза кардани об. Нитрогени тозаи дорои таркиби зерин гирифта мешавад: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Арзиши истеҳсоли нитроген тақрибан 0,6 юан/м3 аст.
(3) Усули деоксигенатсияи карбон.
Дар зери таъсири катализатори аз карбон дастгирӣшаванда (дар ҳарорати муайян) оксигени боқимонда дар нитрогени оддӣ бо карбоне, ки худи катализатор таъмин мекунад, барои тавлиди CO2 реаксия мекунад. Формулаи реаксия: C + O2 = CO2. Пас аз марҳилаи минбаъдаи хориҷ кардани CO2 ва H2O, нитрогени тозаи баланд бо таркиби зерин ба даст меояд: N2 ≥ 99,999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10,7 × 10-6. Арзиши истеҳсоли нитроген тақрибан 0,6 юан/м3 аст.
Сеюм: Ҷудокунии мембрана ва истеҳсоли нитроген ҷудокунии ҳаво
Ҷудокунии мембрана ва истеҳсоли нитроген аз ҳаво инчунин як соҳаи нави технологияи истеҳсоли нитрогени криогенӣ мебошад. Ин як усули нави истихроҷи нитроген мебошад, ки дар солҳои 1980-ум дар хориҷа босуръат инкишоф ёфт. Он дар солҳои охир дар Чин тарғиб ва татбиқ карда мешавад.
Истеҳсоли нитроген аз мембранаи ҷудокунӣ ҳаворо ҳамчун ашёи хом истифода мебарад. Дар зери фишори муайян, он суръати гуногуни гузариши оксиген ва нитрогенро дар мембранаи нахи холӣ барои ҷудо кардани оксиген ва нитроген барои тавлиди нитроген истифода мебарад. Дар муқоиса бо ду усули истеҳсоли нитроген дар боло, он дорои хусусиятҳои соддатар сохтори таҷҳизот, ҳаҷми хурдтар, набудани клапан коммутатсионӣ, осонтар истифода ва нигоҳдорӣ, истеҳсоли зудтари газ (дар давоми 3 дақиқа) ва васеъ кардани иқтидори қулай.
Аммо, мембранаҳои нахи холӣ нисбат ба тозагии ҳавои фишурда талаботҳои сахттар доранд. Мембранаҳо ба пиршавӣ ва вайроншавӣ майл доранд ва таъмирашон душвор аст. Мембранаҳои навро иваз кардан лозим аст.
Истеҳсоли нитрогени ҷудокунии мембрана барои корбарони хурд ва миёна бо талаботи тозагии нитроген аз ≤98% мувофиқтар аст ва дар айни замон таносуби беҳтарини функсия-нарх дорад; вақте ки тозагии нитроген талаб карда мешавад, ки аз 98% зиёдтар бошад, он аз дастгоҳи истеҳсоли нитрогени адсорбсияи фишори ҳамон мушаххасот тақрибан 30% баландтар аст. Аз ин рӯ, вақте ки нитрогени тозаи баланд тавассути якҷоя кардани истеҳсоли нитроген аз мембрана ва дастгоҳҳои тозакунии нитроген истеҳсол карда мешавад, тозагии нитрогени умумӣ умуман 98% -ро ташкил медиҳад, ки арзиши истеҳсолот ва арзиши амалиёти дастгоҳи тозакуниро зиёд мекунад.
Вақти фиристодан: июл-24-2024
