Шинжлэх ухаан, технологийн дэвшил, эдийн засгийн хөгжлийг дагаад азотын хэрэглээний цар хүрээ өдрөөс өдөрт өргөжиж, аж үйлдвэрийн олон салбар, өдөр тутмын амьдралд нэвтэрч байна.
Азот нь агаарын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд агаарын 78 орчим хувийг эзэлдэг. N2 элементийн азот нь хэвийн нөхцөлд өнгө, үнэргүй хий юм. Стандарт төлөвт байгаа хийн нягтрал нь 1.25 г/л байна. Хайлах цэг нь -210℃, буцлах цэг нь -196℃ байна. Шингэн азот нь бага температурт (-196 ℃) хөргөх бодис юм.
Өнөөдөр бид азотыг дотоод болон гадаадад үйлдвэрлэх хэд хэдэн үндсэн аргуудыг танилцуулах болно.
Аж үйлдвэрийн хэмжээнд азотын үйлдвэрлэлийн гурван ерөнхий арга байдаг: криоген агаар ялгах азотын үйлдвэрлэл, даралтын савлуур шингээх азотын үйлдвэрлэл, мембран тусгаарлах азотын үйлдвэрлэл.
Нэгдүгээрт: Криоген агаарыг ялгах азотын үйлдвэрлэлийн арга
Криоген агаар ялгах азотын үйлдвэрлэл нь бараг хэдэн арван жилийн түүхтэй азотын үйлдвэрлэлийн уламжлалт арга юм. Энэ нь агаарыг түүхий эд болгон ашиглаж, шахаж, цэвэршүүлж, улмаар дулааны солилцоог ашиглан агаарыг шингэн агаарт шингэрүүлдэг. Шингэн агаар нь ихэвчлэн шингэн хүчилтөрөгч ба шингэн азотын холимог юм. Шингэн хүчилтөрөгч ба шингэн азотын өөр өөр буцалгах цэгийг шингэн агаарыг нэрэх замаар ялгахад ашигладаг бөгөөд азотыг олж авдаг.
Давуу талууд: их хэмжээний хийн үйлдвэрлэл, бүтээгдэхүүний азотын өндөр цэвэршилт. Криоген азотын үйлдвэрлэл нь зөвхөн азот төдийгүй шингэн азотыг үйлдвэрлэх боломжтой бөгөөд энэ нь шингэн азотын процессын шаардлагыг хангаж, шингэн азотын агуулах саванд хадгалах боломжтой. Азотын ачаалал тасалдсан эсвэл агаар ялгах төхөөрөмжид бага зэргийн засвар хийх үед агуулах сав дахь шингэн азот нь ууршуулагч руу орж, халааж, дараа нь технологийн нэгжийн азотын хэрэгцээг хангахын тулд бүтээгдэхүүний азотын дамжуулах хоолой руу илгээдэг. Криоген азотын үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагааны мөчлөг (хоёр том халаалтын хоорондох зайг хэлнэ) ерөнхийдөө 1 жилээс илүү байдаг тул криоген азотын үйлдвэрлэлийг ерөнхийдөө зогсолт гэж үзэхгүй.
Сул тал: Криоген азотын үйлдвэрлэл нь ≧99.999%-ийн цэвэршилттэй азотыг гаргаж авах боломжтой боловч азотын цэвэршилт нь азотын ачаалал, тавиурын тоо, тавиурын үр ашиг, шингэн агаар дахь хүчилтөрөгчийн цэвэршилтээр хязгаарлагддаг бөгөөд тохируулах хүрээ маш бага байдаг. Тиймээс криоген азотын үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн хувьд бүтээгдэхүүний цэвэршилт нь үндсэндээ тодорхой бөгөөд тохируулахад тохиромжгүй байдаг. Криоген арга нь маш бага температурт явагддаг тул төхөөрөмжийг хэвийн ажиллагаанд оруулахаас өмнө хөргөлтийн өмнөх эхлүүлэх процесстой байх ёстой. Ашиглалтын хугацаа, өөрөөр хэлбэл өргөтгөгчийг эхлүүлэхээс азотын цэвэршилт шаардлагад хүрэх хүртэлх хугацаа нь ерөнхийдөө 12 цагаас багагүй байна; Тоног төхөөрөмжийг их засварт орохоос өмнө халаах, гэсгээх хугацаа, ерөнхийдөө 24 цаг байх ёстой. Иймд криоген азотын үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжийг ойр ойрхон асааж, зогсоож болохгүй, удаан хугацаагаар тасралтгүй ажиллах нь зүйтэй.
Үүнээс гадна криоген процесс нь нарийн төвөгтэй, том талбайг эзэлдэг, дэд бүтцийн өндөр өртөгтэй, тусгай засвар үйлчилгээний хүч шаарддаг, олон тооны операторуудтай, хий удаан (18-24 цаг) үйлдвэрлэдэг. Энэ нь аж үйлдвэрийн томоохон хэмжээний азот үйлдвэрлэхэд тохиромжтой.
Хоёрдугаарт: Даралтын савлуур шингээх (PSA) азотын үйлдвэрлэлийн арга
Даралтын савлуур шингээх (PSA) хий ялгах технологи нь криоген бус хий ялгах технологийн чухал салбар юм. Энэ нь криоген аргаас илүү хялбар агаар ялгах аргыг олох гэсэн хүмүүсийн урт хугацааны хүчин чармайлтын үр дүн юм.
1970-аад онд Баруун Германы Эссен Майнинг компани нүүрстөрөгчийн молекул шигшүүрийг амжилттай зохион бүтээсэн нь PSA агаараас ялгах азотын үйлдвэрлэлийг үйлдвэржүүлэх замыг тавьсан юм. Сүүлийн 30 жилийн хугацаанд энэ технологи хурдацтай хөгжиж, төлөвшсөн. Энэ нь жижиг, дунд хэмжээний азотын үйлдвэрлэлийн салбарт криоген агаарыг ялгах хүчтэй өрсөлдөгч болсон.
Даралтын савлуур шингээх азотын үйлдвэрлэл нь агаарыг түүхий эд болгон, нүүрстөрөгчийн молекул шигшүүрийг шингээгч болгон ашигладаг. Энэ нь нүүрстөрөгчийн молекул шигшүүрээр агаар дахь хүчилтөрөгч, азотыг сонгон шингээх шинж чанарыг ашигладаг бөгөөд даралтын савлуур шингээх (даралт шингээх, даралтыг бууруулах десорбци ба молекул шигшүүр нөхөн сэргээх) зарчмыг ашиглан азотыг тасалгааны температурт хүчилтөрөгч, азотыг ялгаж авдаг.
Криоген агаар ялгах азотын үйлдвэрлэлтэй харьцуулахад даралтын савлуур шингээх азотын үйлдвэрлэл нь ихээхэн давуу талтай: шингээх ялгалт нь тасалгааны температурт явагддаг, процесс нь энгийн, тоног төхөөрөмж нь авсаархан, хөлийн хэмжээ бага, эхлүүлэх, зогсооход хялбар, хурдан эхэлдэг, хийн үйлдвэрлэл хурдан (ерөнхийдөө 30 минут орчим), эрчим хүчний зарцуулалт бага, ашиглалтын зардал бага, автоматжуулалтын түвшин өндөр, ашиглалт, засвар үйлчилгээ тохиромжтой, гулсуур суурилуулах тохиромжтой, тусгай суурь байхгүй шаардлагатай бол бүтээгдэхүүний азотын цэвэршилтийг тодорхой хязгаарт тохируулах боломжтой ба азотын үйлдвэрлэл ≤3000Нм3/цаг байна. Тиймээс даралтын савлуур шингээх азотын үйлдвэрлэл нь тасалдалтай ажиллахад онцгой тохиромжтой.
Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл дотоодын болон гадаадын түншүүд PSA азотын үйлдвэрлэлийн технологийг ашиглан зөвхөн 99.9% (өөрөөр хэлбэл, O2≤0.1%) цэвэр азотыг гаргаж авах боломжтой. Зарим компаниуд 99.99% цэвэр азот (O2≤0.01%) үйлдвэрлэж чаддаг. PSA азотын үйлдвэрлэлийн технологийн үүднээс авч үзвэл илүү өндөр цэвэршилттэй байх боломжтой боловч үйлдвэрлэлийн өртөг нь хэтэрхий өндөр тул хэрэглэгчид үүнийг хүлээн зөвшөөрөхгүй байх магадлалтай. Тиймээс өндөр цэвэршилттэй азотыг үйлдвэрлэхийн тулд PSA азотын үйлдвэрлэлийн технологийг ашиглах нь дараагийн шатны цэвэршүүлэх төхөөрөмжийг нэмж оруулах ёстой.
Азотын цэвэршүүлэх арга (үйлдвэрлэлийн хэмжээнд)
(1) Устөрөгчжүүлэн хүчилтөрөгчгүйжүүлэх арга.
Катализаторын үйлчлэлээр азот дахь үлдэгдэл хүчилтөрөгч нь нэмсэн устөрөгчтэй урвалд орж ус үүсэх ба урвалын томъёо нь: 2H2 + O2 = 2H2O. Дараа нь усыг өндөр даралтын азотын компрессор өргөгчөөр зайлуулж, дараах үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй өндөр цэвэршилттэй азотыг дараах хатаах замаар гаргаж авдаг: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10.7×10-6. Азотын үйлдвэрлэлийн өртөг ойролцоогоор 0.5 юань/м3 байна.
(2) Устөрөгчжүүлэлт ба хүчилтөрөгчгүйжүүлэх арга.
Энэ аргыг гурван үе шатанд хуваадаг: эхний шат нь устөрөгчжүүлэлт ба хүчилтөрөгчгүйжүүлэлт, хоёр дахь шат нь усгүйжүүлэлт, гурав дахь шат нь ус зайлуулах. Дараах найрлагатай өндөр цэвэршилттэй азотыг олж авна: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6. Азотын үйлдвэрлэлийн өртөг ойролцоогоор 0.6 юань/м3 байна.
(3) Нүүрстөрөгчийг хүчилтөрөгчгүйжүүлэх арга.
Нүүрстөрөгчөөр дэмжигдсэн катализаторын нөлөөн дор (тодорхой температурт) энгийн азот дахь үлдэгдэл хүчилтөрөгч нь катализатороос гаргаж авсан нүүрстөрөгчтэй урвалд орж CO2 үүсгэдэг. Урвалын томъёо: C + O2 = CO2. CO2 ба H2O-г зайлуулах дараагийн үе шатны дараа дараахь найрлагатай өндөр цэвэршилттэй азотыг олж авна: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6. Азотын үйлдвэрлэлийн өртөг ойролцоогоор 0.6 юань/м3 байна.
Гуравдугаарт: Мембран салгах, агаар ялгах азотын үйлдвэрлэл
Мембран салгах, агаар ялгах азотын үйлдвэрлэл нь мөн криоген бус азотын үйлдвэрлэлийн технологийн шинэ салбар юм. Энэ бол 1980-аад онд гадаадад хурдацтай хөгжиж ирсэн азотын үйлдвэрлэлийн шинэ арга юм. Сүүлийн жилүүдэд Хятадад сурталчилж, хэрэглэж байна.
Мембран тусгаарлах азотын үйлдвэрлэл нь агаарыг түүхий эд болгон ашигладаг. Тодорхой даралтын дор хөндий шилэн мембран дахь хүчилтөрөгч, азотын янз бүрийн нэвчилтийг ашиглан хүчилтөрөгч, азотыг ялгаж азот үүсгэдэг. Дээрх хоёр азотын үйлдвэрлэлийн аргатай харьцуулахад энэ нь тоног төхөөрөмжийн бүтэц хялбар, эзэлхүүн багатай, унтраалгатай хавхлагагүй, энгийн ажиллагаа, засвар үйлчилгээ, хий хурдан үйлдвэрлэх (3 минутын дотор), хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхэд илүү тохиромжтой шинж чанаруудтай.
Гэсэн хэдий ч хөндий шилэн мембран нь шахсан агаарын цэвэр байдалд илүү хатуу шаардлага тавьдаг. Мембран нь хөгшрөлт, эвдрэлд өртөмтгий байдаг тул засварлахад хэцүү байдаг. Шинэ мембраныг солих шаардлагатай.
Мембран тусгаарлах азотын үйлдвэрлэл нь ≤98% -ийн азотын цэвэр байдлын шаардлага бүхий жижиг, дунд оврын хэрэглэгчдэд илүү тохиромжтой бөгөөд энэ үед хамгийн сайн функц-үнийн харьцаатай; Азотын цэвэршилтийг 98% -иас дээш байлгах шаардлагатай үед энэ нь ижил үзүүлэлттэй даралтын савлуур шингээх азотын үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжөөс 30% орчим өндөр байна. Иймээс мембран ялгах азотын үйлдвэрлэл болон азотын цэвэршүүлэх төхөөрөмжийг хослуулан өндөр цэвэршилттэй азотыг үйлдвэрлэхэд ерөнхий азотын цэвэршилт ерөнхийдөө 98% байгаа нь цэвэршүүлэх төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийн өртөг болон ашиглалтын зардлыг нэмэгдүүлнэ.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 7-р сарын 24-нд
