V sodobni industrijski proizvodnji se dušik kot pomemben zaščitni plin, inertni plin in reakcijski medij široko uporablja na številnih področjih, kot so kemična industrija, elektronika, prehrana in medicina. Da bi zadovoljili povpraševanje po dušiku v različnih scenarijih, trenutne glavne tehnologije za proizvodnjo dušika vključujejo predvsem proizvodnjo dušika z generatorjem dušika (PSA) in kriogeno ločevanje zraka. Ta članek bo sistematično analiziral razlike med tema dvema tehnologijama iz več razsežnosti, kot so osnovna načela, obseg proizvodnje, čas zagona, struktura stroškov, čistost izdelka in scenariji uporabe, da bi uporabnikom pomagal izbrati najprimernejšo rešitev za proizvodnjo dušika na podlagi dejanskih potreb.
Osnovna načela
1. Generator dušika (PSA)
Tehnologija adsorpcije z nihanjem tlaka (PSA) uporablja razliko v adsorpcijski zmogljivosti molekularnega sita za adsorpcijo nečistoč, kot sta kisik in ogljikov dioksid, pod tlakom za ločevanje dušika. Njegov procesni tok je preprost, delovni tlak pa je na splošno med 0,5 in 0,8 MPa, neprekinjena proizvodnja dušika pa se doseže s periodično transformacijo tlaka.
2. Proizvodnja dušika pri kriogenem ločevanju zraka
Na podlagi razlike v vreliščih vsake komponente v zraku se zrak loči na dušik, kisik in argon pri izjemno nizkih temperaturah (običajno pod -180 stopinj) s stiskanjem, hlajenjem, utekočinjanjem in destilacijo. Ta tehnologija je zapletena v tehnologiji in ogromna v opremi, vendar lahko doseže več-koprodukcijo izdelkov.
Obseg in učinkovitost proizvodnje
|
metrika |
Generacija dušika PSA |
Kriogeno ločevanje zraka |
|
Proizvodna zmogljivost |
Od nekaj do tisoč Nm³/h, primerno za majhno do srednje{0}}povpraševanje po plinu. |
Do več deset tisoč Nm³/h, idealno za-centralno oskrbo v velikem obsegu ali proizvodnjo tekočega dušika. |
|
Stopnja okrevanja |
Približno 70%–80%. |
Več kot 95 % z visoko učinkovitostjo izrabe energije. |
|
Čas-zagona |
Kratek, običajno doseže stabilno delovanje v 30 minutah. |
Dolgo, zahteva nekaj ur do dni za ohlajanje in zagon-. |
Analiza stroškov
1. Začetna naložba
- Proizvodnja dušika PSA: Oprema ima preprosto strukturo, majhen odtis in nizko začetno naložbo. Majhni sistemi so približno na stotine tisoč juanov, medtem ko so srednji in veliki sistemi približno milijone juanov.
- Kriogeno ločevanje zraka: Oprema je zapletena in zahteva podporne kompresorske enote, hladilne škatle, rezervoarje za shranjevanje itd. Obseg naložbe je velik in običajno stane več kot 100 milijonov juanov.
2. Operativni stroški
- Proizvodnja dušika PSA: predvsem poraba energije, poraba dušika na enoto je približno 0,4–0,6 kWh/Nm³, stroški vzdrževanja pa so nizki.
- Kriogeno ločevanje zraka: čeprav je poraba energije na enoto nizka, je skupna poraba energije visoka zaradi velikega obsega; primeren je za neprekinjeno in stabilno delovanje in ima več prednosti pri dolgoročnih-stroških na enoto, še posebej primeren za-obsežno povpraševanje.
Primerjava čistosti izdelkov
1. PSA proizvodnja dušika
Običajna čistost lahko doseže 99,9% -99,999%, kar je primerno za večino industrijskih scenarijev, kot so polnjenje hrane z dušikom, kemična zaščita, obdelava kovin itd.
2. Proizvodnja dušika pri kriogenem ločevanju zraka
Čistost je običajno višja od 99,999 %, istočasno pa je mogoče dobiti tekoči dušik visoke{1}}čistosti, tekoči kisik in druge izdelke. Primeren je za področja, kot so polprevodniki, elektronika in vesoljska industrija, kjer so zahteve glede čistosti plina izjemno visoke.
Povzetek scenarijev uporabe
|
Funkcija |
Generacija dušika PSA |
Kriogeno ločevanje zraka |
|
Primerna lestvica |
Majhno do srednje veliko, občasno ali stalno povpraševanje po plinu |
Obsežna, neprekinjena in stabilna oskrba- s plinom |
|
Zahteve glede čistosti |
Srednja do visoka čistost (manj kot ali enako 99,999 %) |
Ultra{0}}visoka čistost (več kot ali enako 99,999 %) |
|
Naložbena sposobnost |
Nižja naložba, prilagodljiva uvedba |
Višja naložba, primerna-za dolgoročno stabilno delovanje |
|
Obrazec izdelka |
Dušik v plinastem stanju (lahko ga naknadno utekočinimo) |
So-proizvodnja plinastega in tekočega dušika |
|
Tipične industrije |
Prehrana, farmacija, metalurgija, splošna industrija |
Elektronika, polprevodniki,-kemična obdelava velikega obsega, oskrba s plinom za ločevanje zraka |
Proizvodnja dušika PSA in kriogeno ločevanje zraka imata svoje prednosti. Katero tehnično pot izbrati, je treba celovito upoštevati dejavnike, kot so obseg porabe plina, zahteve glede čistosti, kapitalski proračun in način delovanja. Za male in srednje-uporabnike z visokimi zahtevami po prilagodljivosti so generatorji dušika PSA ekonomična in praktična izbira; medtem ko imajo za podjetja v velikem-obsegu, visoko-čistosti in več-proizvodnih ko-izdelkih naprave za kriogeno ločevanje zraka znatne dolgoročne-koristi. Priporočljivo je, da podjetja pred odločitvijo izvedejo podrobno analizo povpraševanja po plinu ter tehnično in ekonomsko primerjavo, da zagotovijo izbiro najprimernejšega načrta proizvodnje dušika.
