विज्ञान और प्रौद्योगिकी की प्रगति और अर्थव्यवस्था के विकास के साथ, नाइट्रोजन का अनुप्रयोग दायरा दिन-ब-दिन बढ़ रहा है, और कई औद्योगिक क्षेत्रों और दैनिक जीवन में प्रवेश कर चुका है।
नाइट्रोजन उत्पादन निर्माता - चीन नाइट्रोजन उत्पादन फैक्टरी और आपूर्तिकर्ता (xinfatools.com)
नाइट्रोजन हवा का मुख्य घटक है, जो हवा का लगभग 78% हिस्सा है। सामान्य परिस्थितियों में मौलिक नाइट्रोजन N2 एक रंगहीन और गंधहीन गैस है। मानक अवस्था में गैस का घनत्व 1.25 ग्राम/लीटर है। गलनांक -210℃ और क्वथनांक -196℃ है। तरल नाइट्रोजन एक कम तापमान वाला रेफ्रिजरेंट (-196℃) है।
आज हम देश और विदेश में नाइट्रोजन उत्पादन की कई मुख्य विधियाँ पेश करेंगे।
तीन सामान्य औद्योगिक-स्तरीय नाइट्रोजन उत्पादन विधियाँ हैं: क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन, दबाव स्विंग सोखना नाइट्रोजन उत्पादन, और झिल्ली पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन।
पहला: क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन विधि
क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन लगभग कई दशकों के इतिहास के साथ एक पारंपरिक नाइट्रोजन उत्पादन विधि है। यह कच्चे माल के रूप में हवा का उपयोग करता है, इसे संपीड़ित और शुद्ध करता है, और फिर हवा को तरल हवा में द्रवीकृत करने के लिए हीट एक्सचेंज का उपयोग करता है। तरल हवा मुख्य रूप से तरल ऑक्सीजन और तरल नाइट्रोजन का मिश्रण है। नाइट्रोजन प्राप्त करने के लिए तरल हवा के आसवन के माध्यम से उन्हें अलग करने के लिए तरल ऑक्सीजन और तरल नाइट्रोजन के विभिन्न क्वथनांक का उपयोग किया जाता है।
लाभ: बड़े गैस उत्पादन और उत्पाद नाइट्रोजन की उच्च शुद्धता। क्रायोजेनिक नाइट्रोजन उत्पादन से न केवल नाइट्रोजन बल्कि तरल नाइट्रोजन का भी उत्पादन किया जा सकता है, जो तरल नाइट्रोजन की प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा करता है और तरल नाइट्रोजन भंडारण टैंकों में संग्रहीत किया जा सकता है। जब रुक-रुक कर नाइट्रोजन लोड होता है या वायु पृथक्करण उपकरण की मामूली मरम्मत होती है, तो भंडारण टैंक में तरल नाइट्रोजन वेपोराइज़र में प्रवेश करता है और गर्म होता है, और फिर प्रक्रिया इकाई की नाइट्रोजन मांग को पूरा करने के लिए उत्पाद नाइट्रोजन पाइपलाइन में भेजा जाता है। क्रायोजेनिक नाइट्रोजन उत्पादन का परिचालन चक्र (दो बड़े हीटिंग के बीच के अंतराल को संदर्भित करते हुए) आम तौर पर 1 वर्ष से अधिक होता है, इसलिए क्रायोजेनिक नाइट्रोजन उत्पादन को आमतौर पर स्टैंडबाय के रूप में नहीं माना जाता है।
नुकसान: क्रायोजेनिक नाइट्रोजन उत्पादन ≧99.999% की शुद्धता के साथ नाइट्रोजन का उत्पादन कर सकता है, लेकिन नाइट्रोजन की शुद्धता नाइट्रोजन लोड, ट्रे की संख्या, ट्रे दक्षता और तरल हवा में ऑक्सीजन शुद्धता द्वारा सीमित है, और समायोजन सीमा बहुत छोटी है। इसलिए, क्रायोजेनिक नाइट्रोजन उत्पादन उपकरण के एक सेट के लिए, उत्पाद की शुद्धता मूल रूप से निश्चित है और समायोजित करने में असुविधाजनक है। चूंकि क्रायोजेनिक विधि बेहद कम तापमान पर की जाती है, इसलिए उपकरण को सामान्य ऑपरेशन में डालने से पहले प्री-कूलिंग स्टार्ट-अप प्रक्रिया होनी चाहिए। स्टार्ट-अप समय, यानी, विस्तारक की शुरुआत से उस समय तक का समय जब नाइट्रोजन शुद्धता आवश्यकता तक पहुंचती है, आमतौर पर 12 घंटे से कम नहीं होती है; उपकरण के ओवरहाल में प्रवेश करने से पहले, उसे गर्म करने और पिघलाने की अवधि होनी चाहिए, आम तौर पर 24 घंटे। इसलिए, क्रायोजेनिक नाइट्रोजन उत्पादन उपकरण को बार-बार चालू और बंद नहीं किया जाना चाहिए, और इसे लंबे समय तक लगातार चलाने की सलाह दी जाती है।
इसके अलावा, क्रायोजेनिक प्रक्रिया जटिल है, एक बड़े क्षेत्र पर कब्जा करती है, इसमें उच्च बुनियादी ढांचे की लागत होती है, विशेष रखरखाव बलों की आवश्यकता होती है, इसमें बड़ी संख्या में ऑपरेटर होते हैं, और धीरे-धीरे (18 से 24 घंटे) गैस का उत्पादन होता है। यह बड़े पैमाने पर औद्योगिक नाइट्रोजन उत्पादन के लिए उपयुक्त है।
दूसरा: दबाव स्विंग सोखना (पीएसए) नाइट्रोजन उत्पादन विधि
प्रेशर स्विंग सोखना (पीएसए) गैस पृथक्करण तकनीक गैर-क्रायोजेनिक गैस पृथक्करण प्रौद्योगिकी की एक महत्वपूर्ण शाखा है। यह क्रायोजेनिक विधि की तुलना में सरल वायु पृथक्करण विधि खोजने के लोगों के दीर्घकालिक प्रयासों का परिणाम है।
1970 के दशक में, वेस्ट जर्मन एसेन माइनिंग कंपनी ने सफलतापूर्वक कार्बन आणविक छलनी विकसित की, जिससे पीएसए वायु पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन के औद्योगीकरण का मार्ग प्रशस्त हुआ। पिछले 30 वर्षों में, यह तकनीक तेजी से विकसित और परिपक्व हुई है। यह छोटे और मध्यम आकार के नाइट्रोजन उत्पादन के क्षेत्र में क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण का एक मजबूत प्रतियोगी बन गया है।
दबाव स्विंग सोखना नाइट्रोजन उत्पादन कच्चे माल के रूप में हवा और सोखने वाले के रूप में कार्बन आणविक छलनी का उपयोग करता है। यह हवा में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के कार्बन आणविक चलनी के चयनात्मक सोखना की विशेषताओं का उपयोग करता है, और नाइट्रोजन का उत्पादन करने के लिए कमरे के तापमान पर ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को अलग करने के लिए दबाव स्विंग सोखना (दबाव सोखना, दबाव में कमी desorption और आणविक चलनी पुनर्जनन) के सिद्धांत का उपयोग करता है।
क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन की तुलना में, दबाव स्विंग सोखना नाइट्रोजन उत्पादन के महत्वपूर्ण फायदे हैं: सोखना पृथक्करण कमरे के तापमान पर किया जाता है, प्रक्रिया सरल है, उपकरण कॉम्पैक्ट है, पदचिह्न छोटा है, इसे शुरू करना और बंद करना आसान है, यह तेजी से शुरू होता है, गैस उत्पादन तेज होता है (आम तौर पर लगभग 30 मिनट), ऊर्जा की खपत कम होती है, परिचालन लागत कम होती है, स्वचालन की डिग्री अधिक होती है, संचालन और रखरखाव सुविधाजनक होता है, स्किड इंस्टॉलेशन सुविधाजनक होता है, कोई विशेष आधार नहीं होता है आवश्यक है, उत्पाद नाइट्रोजन शुद्धता को एक निश्चित सीमा के भीतर समायोजित किया जा सकता है, और नाइट्रोजन उत्पादन ≤3000Nm3/h है। इसलिए, दबाव स्विंग सोखना नाइट्रोजन उत्पादन आंतरायिक संचालन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।
हालाँकि, अब तक, घरेलू और विदेशी समकक्ष पीएसए नाइट्रोजन उत्पादन तकनीक का उपयोग करके केवल 99.9% (यानी, O2≤0.1%) की शुद्धता के साथ नाइट्रोजन का उत्पादन कर सकते हैं। कुछ कंपनियाँ 99.99% शुद्ध नाइट्रोजन (O2≤0.01%) का उत्पादन कर सकती हैं। पीएसए नाइट्रोजन उत्पादन तकनीक के परिप्रेक्ष्य से उच्च शुद्धता संभव है, लेकिन उत्पादन लागत बहुत अधिक है और उपयोगकर्ताओं द्वारा इसे स्वीकार करने की संभावना नहीं है। इसलिए, उच्च शुद्धता वाले नाइट्रोजन का उत्पादन करने के लिए पीएसए नाइट्रोजन उत्पादन तकनीक के उपयोग में एक पोस्ट-स्टेज शुद्धिकरण उपकरण भी जोड़ा जाना चाहिए।
नाइट्रोजन शुद्धिकरण विधि (औद्योगिक पैमाने)
(1) हाइड्रोजनीकरण डीऑक्सीजनेशन विधि।
एक उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत, नाइट्रोजन में अवशिष्ट ऑक्सीजन अतिरिक्त हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके पानी का उत्पादन करता है, और प्रतिक्रिया सूत्र है: 2H2 + O2 = 2H2O। फिर, पानी को एक उच्च दबाव नाइट्रोजन कंप्रेसर बूस्टर द्वारा हटा दिया जाता है, और निम्नलिखित मुख्य घटकों के साथ उच्च शुद्धता नाइट्रोजन को सुखाने के बाद प्राप्त किया जाता है: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6, H2O≤10.7×10-6. नाइट्रोजन उत्पादन की लागत लगभग 0.5 युआन/एम3 है।
(2) हाइड्रोजनीकरण और डीऑक्सीजनेशन विधि।
इस विधि को तीन चरणों में विभाजित किया गया है: पहला चरण हाइड्रोजनीकरण और डीऑक्सीजनेशन है, दूसरा चरण डीहाइड्रोजनीकरण है, और तीसरा चरण पानी निकालना है। निम्नलिखित संरचना के साथ उच्च शुद्धता नाइट्रोजन प्राप्त होती है: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, H2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6। नाइट्रोजन उत्पादन की लागत लगभग 0.6 युआन/एम3 है।
(3) कार्बन डीऑक्सीजनेशन विधि।
कार्बन-समर्थित उत्प्रेरक (एक निश्चित तापमान पर) की क्रिया के तहत, साधारण नाइट्रोजन में अवशिष्ट ऑक्सीजन उत्प्रेरक द्वारा प्रदान किए गए कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके CO2 उत्पन्न करता है। प्रतिक्रिया सूत्र: C + O2 = CO2. CO2 और H2O को हटाने के बाद के चरण के बाद, निम्नलिखित संरचना के साथ उच्च शुद्धता नाइट्रोजन प्राप्त होती है: N2 ≥ 99.999%, O2 ≤ 5 × 10-6, CO2 ≤ 5 × 10-6, H2O ≤ 10.7 × 10-6। नाइट्रोजन उत्पादन की लागत लगभग 0.6 युआन/एम3 है।
तीसरा: झिल्ली पृथक्करण और वायु पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन
झिल्ली पृथक्करण और वायु पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन भी गैर-क्रायोजेनिक नाइट्रोजन उत्पादन तकनीक की एक नई शाखा है। यह नाइट्रोजन उत्पादन की एक नई विधि है जो 1980 के दशक में विदेशों में तेजी से विकसित हुई। हाल के वर्षों में इसे चीन में प्रचारित और लागू किया गया है।
झिल्ली पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन कच्चे माल के रूप में हवा का उपयोग करता है। एक निश्चित दबाव के तहत, यह नाइट्रोजन का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को अलग करने के लिए खोखले फाइबर झिल्ली में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की विभिन्न पारगमन दरों का उपयोग करता है। उपरोक्त दो नाइट्रोजन उत्पादन विधियों की तुलना में, इसमें सरल उपकरण संरचना, छोटी मात्रा, कोई स्विचिंग वाल्व नहीं, सरल संचालन और रखरखाव, तेज़ गैस उत्पादन (3 मिनट के भीतर), और अधिक सुविधाजनक क्षमता विस्तार की विशेषताएं हैं।
हालाँकि, खोखले फाइबर झिल्ली में संपीड़ित हवा की सफाई पर सख्त आवश्यकताएं होती हैं। झिल्लियाँ उम्र बढ़ने और ख़राब होने की संभावना होती हैं, और उनकी मरम्मत करना मुश्किल होता है। नई झिल्लियों को बदलने की आवश्यकता है।
झिल्ली पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन ≤98% की नाइट्रोजन शुद्धता आवश्यकताओं वाले छोटे और मध्यम आकार के उपयोगकर्ताओं के लिए अधिक उपयुक्त है, और इस समय इसका कार्य-मूल्य अनुपात सबसे अच्छा है; जब नाइट्रोजन की शुद्धता 98% से अधिक होना आवश्यक है, तो यह उसी विनिर्देश के दबाव स्विंग सोखना नाइट्रोजन उत्पादन उपकरण से लगभग 30% अधिक है। इसलिए, जब झिल्ली पृथक्करण नाइट्रोजन उत्पादन और नाइट्रोजन शुद्धिकरण उपकरणों के संयोजन से उच्च शुद्धता वाले नाइट्रोजन का उत्पादन किया जाता है, तो सामान्य नाइट्रोजन की शुद्धता आम तौर पर 98% होती है, जिससे शुद्धिकरण उपकरण की उत्पादन लागत और संचालन लागत में वृद्धि होगी।
पोस्ट करने का समय: जुलाई-24-2024
