膜分离器 空分 制氮
浅谈化工生产中空分制氮的方法
浅谈化工生产中空分制氮的方法摘要：在工业领域，氮气发生器广泛应用于石油化工、天然气液化、冶金、食品、制药、电子等行业。
氮气发生器的氮气产品可用作仪表气、工业原料和制冷剂，是工业生产中必备的公用设备。
制氮机主要有三种工艺:低温空气分离、膜分离和分子筛变压吸附。
关键词：化工生产；空分制氮；方法引言氮是最常见和最便宜的惰性气体，广泛用于化学生产。
氮可以作为保护、传播、封闭等的一种保护手段、氧化、易燃、易爆和腐蚀性材料；作为传热手段，它在金属粉末热处理中发挥着不可或缺的作用；作为原料气体，用于工业生产合成氨等。
1深冷制氮的原理及工艺流程1.1深冷空分制氮原理低温细蒸馏法也称为深冷氮气的制造方法，是基于空气中氮的沸点与氧的沸点不同的原则，在此基础上，氮与氧分离。
总的来说，氮气的沸点为-196 c，低于氧气。
液体空气蒸发过程中，液氮在液氧前转化为气体。
相反，在空气液化过程中，氧气在氮气之前转化为液体。
但是，由于氮气沸点和氧气沸点之间的差异并不十分明显，因此在制备深冷氮气时往往需要进行多次蒸发和冷凝循环才能得到纯氮气。
深层冷氮气系统中蒸馏柱的层数和蒸馏效率在很大程度上决定了氮的浓度水平。
1.2深冷空分制氮工艺流程压缩机将空气加压到约0.8MPa，然后在后冷却器和预热组冷却到20℃以下，空气进入用于交换的分子筛吸附器，空气中的二氧化碳、碳氢化合物和水被吸附净化。
净化空气回来的富氧空气以饱和温度冷却到约-168℃，进入蒸馏酒底部，参与蒸馏，从蒸馏酒顶部获得高达99.99%的纯氮。
部分氮通过主换热器加热后传输到产品中，其嘴进入冷凝蒸发器，凝结成液氮。
大多数液氮以逆流液返回蒸馏酒参与蒸馏，少量液氮被送到液氮埋藏层。
液氮产量约占气态氮产量的8%。
蒸馏酒底部获得约30%的氧气，富氧液体进入冷凝蒸发器的蒸发器侧，冷凝气体氮凝结。
从冷凝蒸发器顶部提取的富氧空气大多直接进入主换热器恢复热量，从主换热器中间提取，温度-153℃进入膨胀机绝热膨胀0.03MPa，温度-183℃通过另一气流节约提供冷量。
空分制氮工艺流程
空分制氮工艺流程
《空分制氮工艺流程》
空分制氮是一种常见的氮气生产工艺，通过空分设备将空气中的氮气与氧气进行分离，从而生产高纯度的氮气。
该工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 空气进气：首先，将大气中的空气引入到空分设备中。
通常采用压缩空气的方式，将大气中的空气经过过滤、干燥等处理后送入空分设备。
2. 压缩冷却：接下来，空气将会被压缩至较高压力，同时也会释放出热量。
为了降低温度，需要对压缩后的空气进行冷却处理，以确保设备的正常运行。
3. 分离氮氧：在分离设备内，利用分子筛等吸附材料，将空气中的氧气和其他成分分离出去，从而获得高纯度的氮气。
4. 氮气产出：经过分离后，高纯度的氮气将被收集起来，并输送至所需的生产流程中。
同时，分离出的氧气和其他成分也会被排出设备，以保持设备的正常运转。
5. 再生和再循环：一些空分设备还会对分离材料进行再生处理，以延长其使用寿命。
同时，分离设备中的废气也会进行处理，以保护环境。
通过以上的流程，空分制氮工艺可以实现对氮气的高效生产，
提供给各种工业和商业应用。
同时，在实际应用中，还需要考虑设备的能耗、压力和纯度控制等方面，以确保生产的氮气符合产品要求。
膜制氮操作方法
温控仪氮气分析仪电流表电源指示工作指示暖风机取样压力取样调压取样流量计氮气切换阀空气PERMEA柏美亚Prism 普里森膜一、膜分离制氨概述：膜分离制氮机采用美国柏美亚(PERMEA)公司制造的普里森(PRISM)膜分离技术，可以从空气中分离并回收氮气，压缩空气作为原料气通入膜分离制氮机后，可以很快生产出合格的氮气，该机操作简便，维护工作量少，运行稳定可靠，近二十、三十年来，在世界上得到很快的发展，有人将膜技术的应用称为“第三次工业革命”膜技术在为人类带来巨大的利益。
二、典型用途2．1 冶金和金属工业粉末冶金烧结过程的保护气，光亮退火，淬火加热渗氮共渗，软氮化，氮基气氮垫处理的氮源，复合吹氮炼钢，炼钢转炉密封，连铸、连轧，钢材退火保护气氮等。
2．2 化学和石油化工业吹洗容器，管道和隔离室。
合成纤维纺线，设备防腐催化剂再生，石油分馏，氮肥原料，触煤保护轮胎的生产等。
2．3电子工业大规模集成电路，彩色与黑白显像管，电视机与收录机零部件制造半导体和电器用气体，电子元件生产和激光打孔的氮基气象。
2．4食品工业食品包装用的气体，酒、啤酒、果汁贮存与清除，粮油食品、茶叶、中草药的常温贮藏及抑制害早虫，水果、蔬菜在适宜温度下的长期保鲜等。
三、膜分离制氮机工作原理3．1膜制氮机原理。
两种或两种以上的所体混合物通过氮分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度种扩散系数的差异，导致不同气体在膜中相对渗透率有所不同。
根据这一特性，可将气体分为“快气”和“慢气”。
当混合气体在驱动力-膜两则压差的作用下，渗透速率相对较快的气体如水、二氧化碳等渗透膜后，在膜渗透侧被富集，而渗透速度相对慢的气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在三带留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。
当以加压净化为气源时，氮气等惰性气体被富集成高纯度供生产使用，由渗透侧排空的为富氧空气H2O，CO2，O2，Ar N2 CD “快”相对之渗透速率“慢”。
3．2膜分离制氮机气体流程图3．3压缩气源：氮气分离器尽量采用独立的氢源即空压机。
深冷空分法、变压吸附法、膜分离法制氮优缺点对比表
设备相对简单，无需大型设备，易于集成和操作
能耗
高能耗，需要耗费大量电力和制冷能源
中等能耗，需要周期性地调节吸附剂的压力
低能耗，通常使用压力驱动或温度差驱动，较为节能
维护成本
较高，需要保持设备在低温下运行，维护成本较高
中等，需要定期更换吸附剂
低，膜组件相对稳定，维护成本较低
纯度控制
可以获得较高纯度的氮气
纯度受吸附剂和操作控制
纯度受膜材料和操作控制
适用范围
适用于大型工业制氮，需求纯度较高的场合
适用于小型或移动式制氮需求
适用于中小型制氮设备，对纯度要求适中的场合
这张表格概括了深冷空分法、变压吸附法和膜分离法在制氮过程中的优缺点和适用范围。不同的制氮方法适用于不同的场合，取决于所需的氮气纯度、产量、能耗要求以及设备规模等因素。
深冷空分法、变压吸附法、膜分离法制氮优缺点对比表
方法
深冷空分法
变压吸附法
膜分离法
制氮原理
利用空分设备将空气中的氧气、氩气等分离出去，得到高纯度氮气
通过周期性变换吸附剂的压力来实现氮气与氧气的分离
利用半透膜对气体进行分离，通透性较小的氧气被阻隔，而氮气通过
设备复杂度
需要大型的空分设备和低温条件，设备较复杂
膜分离和碳分子筛制氮-概述说明以及解释
膜分离和碳分子筛制氮-概述说明以及解释1.引言1.1 概述膜分离和碳分子筛制氮是当前广泛应用于气体分离领域的两种重要技术。
膜分离是通过选择性通透性较好的膜材料，利用分子间的差异使不同组分通过膜材料时产生浓度差，从而实现组分的分离。
而碳分子筛制氮则是利用碳分子筛对空气中的氧气和氮气进行分离，通过选择性吸附氧气而使氮气得以纯化。
膜分离技术具有具有分离效率高、操作简单、设备体积小等优势。
它广泛应用于气体分离、水处理、制备纯净气体等领域。
膜分离的原理基于物质分子的有效扩散和溶解透过性，通过选择合适的膜材料和适宜的工艺条件，可以实现不同气体组分的分离纯化。
碳分子筛制氮则是一种利用碳分子筛材料对气体进行选择性吸附分离的技术。
碳分子筛是由均匀的碳纳米管和孔隙结构组成的材料。
它具有较高的表面积和丰富的微孔结构，使得其能够选择性吸附氧气而排除氮气。
通过调节工艺条件和碳分子筛材料的特性，可以实现对气体的高效纯化。
本文将重点探讨膜分离和碳分子筛制氮的原理和应用。
首先介绍膜分离技术的基本原理和常见的应用领域，然后深入分析碳分子筛制氮的性质和制氮机理。
通过对两种技术的比较和分析，可以为气体分离领域的研究和应用提供参考和指导。
1.2 文章结构文章结构是指文章的布局和组织方式。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了文章的背景和研究的目的。
通过对膜分离和碳分子筛制氮的介绍，引发读者的兴趣，并明确了本文的研究目的。
正文部分分为两个主要部分：膜分离和碳分子筛制氮。
其中，膜分离部分首先介绍了膜分离的原理，即利用不同物质在膜上的传输速率差异实现分离的方法。
接着，列举了膜分离的应用领域，如饮用水处理、气体分离等。
此部分的目的是详细介绍膜分离技术的基本原理和实际应用。
碳分子筛制氮部分首先介绍了碳分子筛的性质，包括高比表面积、孔径可调等特点。
然后，阐述了碳分子筛制氮的机理，即通过选择性吸附氮气分子实现氮气的分离提纯。
此部分的目的是介绍碳分子筛在氮气制备中的应用原理和机制。
膜制氮技术及在油田的应用
膜制氮技术及在油田的应用西梅卡亚洲气体系统成都有限公司销售总监 汪治平1前言工业化革命以来， 氧、氮的供应一直依赖于深冷空分技术，该技术耗电量大，启停不方便，生产成本高，生产建设周期长而且设备固定不能移动。
经过各国的科研人员不懈的努力在20世纪后期，常温气体分离技术（膜分离和变压吸附）有了长足发展，其中膜分离技术由于其技术更先进， 特别为油田行业带来了全新的氮气应用。
目前在油气行业膜分离制氮的应用包含：1）气体钻井；2）石油三采；3）油/气管道吹扫。
膜在大自然中，特别是在生物体内的存在是广为人知的，早在1748年人类就发现了渗透现象---水会自发的扩散穿过猪膀胱而进入到酒精中。
膜分离制气技术真正在工业上开始应用开始于20世纪70年代，得于化学工业的发展，新材料的不断涌现。
1979年Monsanto 开发了用于H2/CO2气体分离的膜， 紧接着， 美国陶氏（Dow ）化学公司经过多年的专心致力与氮气膜的研究，开发出高分子材料的中空纤维均质氮气膜（Generon 膜）；在90年代美国捷能（Generon ）公司研发出高压（2.4MPa ），高纯度(≥99.5%)，高分离效率（57%）的氮气膜；引领了氮气膜技术的发展，迎来了膜分离技术的黄金发展期。
目前， 制氮膜技术主要掌扼在美国人手中， 其品牌为： 捷能（Generon ）、普里森（Prism ）、麦道（Medal ）； 其它还有日本的羽布（Ube ）； 荷兰的（Parker ）。
2 膜分离原理膜分离的核心是利用了空气中不同组分在高分子材料上的扩散系数的大小不同而到达气体分离的物理过程.其分离原理如下图所示.气体在有机膜的表面遵循下列公式中所描述的溶解、扩散渗透原理进行气体的分离： 渗透速度：q= U ∆P S / L选 择 性：α=Ua / Ub公式中：S —膜面积；L —膜厚度；U —渗透系数；α—分离因数(系数)； ∆P —压差；q —渗透速度Ua Ub —混合气体中不同组份的渗透系数可以看出: 膜制氮的好坏和膜的材料(决定了渗透系数即扩散系数), 膜的壁厚, 运行时的压力等有关。
几种空分方法的比较
几种空分方法的比较项目深冷空分法膜分离空分法变压吸附空分法分离原理将空气液化，根据氧和氮沸点不同达到分离。
根据不同气体分子在膜中的溶解扩散性能的差异来完成分离。
加压吸附，降压解吸，利用氧氮吸附能力不同达到分离。
装置特点工艺流程复杂，设备较多，投资大。
工艺流程简单，设备少，自控阀门少，投资较大。
工艺流程简单，设备少，自控门较多，投资省。
工艺特点-160～-190℃低温下操作常温操作常温操作操作特点启动时间长，一般在15～40小时，必须连续运转，不能间断运行，短暂停机，恢复工况时间长。
启动时间短，一般在一般≤20min，可连续运行，也可间断运行。
启动时间短，一般≤30min，可连续运行，也可间断运行。
维护特点设备结构复杂，加工精度高，维修保养技术难度大，维护保养费用高。
设备结构简单，维护保养技术难度低，维护保养费用较高。
设备结构简单，维护保养技术难度低，维护保养费用低。
土建及安装特点占地面积大，厂房和基础要求高，工程造价高。
安装周期长，技术难度大，安装费用高。
占地面积小，厂房无特殊要求，造价低。
安装周期短，安装费用低。
占地面积小，厂房无特殊要求，造价低。
安装周期短，安装费用低。
产气成本0.5～1.0KW.H/Nm3以RICH膜分离制氮设备单位产气量能耗为例：单位产98%纯度氮气的电耗为0.29KW.H/Nm3。
以RICH常温变压吸附制氮设备单位产气量能耗为例：单位产98%纯度氮气的电耗为0.25KW.H/Nm3。
安全性在超低温、高压环境运行可造成碳氢化合物局部聚集，存在爆炸的可能性。
常温较高压力下操作，不会造成碳氢化合物的局部聚集。
常温常压下操作，不会造成碳氢化合物的局部聚集。
可调性气体产品产量、纯度不可调，灵活性差气体产品产量、纯度可调，灵活性较好。
气体产品产量、纯度可调，灵活性好。
经济适用性气体产品种类多，气体纯度高，适用于大规模制气、用气场合。
投资小、能耗低，适用于氮气纯度79%～99.99的中小规模应用场合。
深冷空分法、变压吸附法、膜分离法制氮优缺点对比表
深冷空分法、变压吸附法、膜分离法制氮优缺点对比表全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：深冷空分法、变压吸附法和膜分离法是目前常用的三种制氮技术。
它们各有优点和缺点，下面将分别对这三种方法进行比较，帮助大家更好地选择适合自己需求的制氮技术。
一、深冷空分法深冷空分法是一种通过空分设备将空气中的氧气和氮气分离得到高纯度氮气的方法。
其优点主要包括以下几点：1. 高纯度：深冷空分法可以得到高纯度的氮气，一般可以达到99.999%以上的纯度，适用于对氮气纯度要求较高的应用。
2. 高效：深冷空分法可以在较短的时间内制备大量的氮气，生产效率高。
3. 稳定性好：深冷空分法在稳定性和可靠性方面表现优秀，操作简单，维护成本低。
深冷空分法也存在一些缺点：1. 能耗高：深冷空分法需要通过液氮等冷冻设备来冷却空气，能耗较高。
2. 设备昂贵：深冷空分设备制造成本较高，需要一定的投资。
3. 操作成本：深冷空分设备对操作人员的要求较高，需要专业技术支持。
二、变压吸附法变压吸附法是一种利用吸附剂对空气中的氧气和氮气进行分离的方法，其优点包括：1. 低成本：变压吸附法设备制造成本低，投资相对较少。
2. 灵活性强：变压吸附法可以灵活控制制氮的纯度和流量，适用于不同的应用场景。
3. 节能环保：变压吸附法不需要液氮等冷冻设备，节能环保。
1. 制氮效率低：变压吸附法制备氮气的速度较慢，不适合对氮气需求量较大的场合。
2. 纯度不稳定：由于吸附剂的性能限制，变压吸附法得到的氮气纯度可能不够稳定。
3. 维护困难：变压吸附法设备需要定期更换吸附剂，维护成本较高。
三、膜分离法1. 无需能源消耗：膜分离法无需额外的能源消耗，节能环保。
2. 操作简单：膜分离法操作简单，维护成本低。
3. 适用范围广：膜分离法适用于各种规模的制氮需求，具有很强的通用性。
1. 纯度较低：膜分离法制备的氮气纯度一般不高，一般在95%左右。
2. 流量受限：膜分离法对氮气的流量有一定限制，不适合在氮气需求量极大的场合使用。
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膜分离器空分制氮
膜分离器是一种利用膜的选择性渗透性分离技术。
它通过在不同物质之间形成膜层，利用膜的渗透性选择性，将混合物中的不同组分分离出来。
膜分离器广泛应用于空分和制氮等领域。
在空分领域，膜分离器被用于将空气中的氧气和氮气分离出来，实现制取高纯度氮气的目的。
空气中含有大约78%的氮气和21%的氧气，而空分技术可以将它们有效地分离出来。
膜分离器作为空分技术的一种重要手段，具有结构简单、操作方便、能耗低等优点，被广泛应用于工业生产中。
膜分离器实现空分的原理是利用不同气体在膜上的渗透性差异。
膜的材料通常采用聚合物膜、无机陶瓷膜或金属膜等。
在膜分离器中，通常有两个膜层，空气流经膜层时，由于氧气分子在膜上的渗透性大于氮气分子，所以氧气会通过膜层而进入另一侧，而氮气则被截留在膜层一侧，从而实现了氧气和氮气的分离。
膜分离器在制氮领域也得到了广泛应用。
在很多工业生产过程中，需要高纯度的氮气。
传统的制氮方法主要有吸附法、膜分离法和化学法等。
而膜分离器由于具有结构简单、运行成本低等优点，被越来越多地应用于制氮过程中。
制氮过程中，空气首先通过压缩机增压，然后经过空气预处理设备进行净化处理，去除空气中的尘埃、油脂和水分等杂质。
接下来，
空气进入膜分离器，通过膜层的渗透作用，将其中的氧气和其他杂质分离出来，得到高纯度的氮气。
最后，氮气经过冷却和净化处理后，可以用于各种工业生产过程中。
膜分离器在空分和制氮中的应用具有很大的优势。
首先，相比传统的吸附法和化学法，膜分离器的结构更加简单，操作更加方便，不需要使用吸附剂或添加化学药剂，减少了工艺流程和设备投资。
其次，膜分离器的能耗较低，运行成本更加经济。
此外，膜分离器还具有较高的分离效率和稳定性，可以实现连续稳定的气体分离。
然而，膜分离器也存在一些挑战和限制。
首先，膜分离器对气体中的杂质敏感，特别是对于油脂和水分的敏感性较高，需要进行预处理。
其次，膜分离器的分离效果受到温度、压力和气体组成等因素的影响，需要进行参数的优化和控制。
此外，膜分离器的膜材料也需要具备较高的选择性和稳定性，以满足不同气体分离的需求。
总的来说，膜分离器作为一种重要的分离技术，在空分和制氮领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和膜材料的不断改进，膜分离器的性能将得到进一步提升，为工业生产提供更加高效和经济的气体分离解决方案。