在空分設(shè)備運(yùn)行過程中,分子篩在充壓階段會(huì)產(chǎn)生一定量的再生污氮?dú)?,這部分氣體成分以氮?dú)鉃橹?,同時(shí)夾帶少量氧氣、水分、二氧化碳以及微量烴類等雜質(zhì)??辗盅b置污氮?dú)饽芊癖换厥漳??這是一個(gè)在空分裝置運(yùn)行中經(jīng)常被提出的好問題,涉及到能源效率和資源利用。
簡短的答案是:理論上可以回收,但在實(shí)際應(yīng)用中面臨諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn),通常選擇放空是更常見和經(jīng)濟(jì)的做法。 不過,在某些特定條件下或隨著技術(shù)進(jìn)步,回收利用的可能性正在被探索。
一、來源與特點(diǎn)
在深冷空分或變壓吸附空分工藝中,分子篩用于去除空氣中的水分和二氧化碳。當(dāng)分子篩再生結(jié)束并進(jìn)入充壓階段時(shí),會(huì)有一股含氮量較高但純度不足的氣體被排出,這就是空分裝置污氮?dú)?/strong>。這部分的污氮?dú)猓獨(dú)饧兌韧ǔT?0%~95%之間,濕度較高,并且含有少量的二氧化碳及雜質(zhì)氣體。而且出氣壓力較低,多數(shù)在常壓或者略高于常壓狀態(tài)。
二、常見回收利用方式
根據(jù)不同的工況與需求,空分裝置污氮?dú)饪梢杂幸韵聨追N利用途徑:
- 作為低純氮?dú)馐褂?/strong>
對(duì)氮?dú)饧兌纫蟛桓叩墓に嚟h(huán)節(jié),如設(shè)備吹掃、管道置換、防爆惰化等,可直接將污氮?dú)廨斔椭劣脷恻c(diǎn),既降低了生產(chǎn)成本,又減少了浪費(fèi)。
- 回送至空壓機(jī)吸氣側(cè)
將污氮?dú)饣烊肟諌簷C(jī)進(jìn)氣中,可以減少新鮮空氣的用量,從而降低空壓機(jī)能耗,也就是說理論上可以作為工廠儀表風(fēng)的補(bǔ)充氣源。但這要求極高,且風(fēng)險(xiǎn)較大(雜質(zhì)可能損壞精密儀表),需要非常嚴(yán)格的控制和分析,避免濕度和氧含量對(duì)分子篩及冷箱運(yùn)行造成影響。
- 增壓后回主換熱器:
這是最理想的路徑,相當(dāng)于回收了冷量和氣體本身。但如前所述,波動(dòng)性和壓縮能耗是巨大障礙。需要極其復(fù)雜的緩沖和壓縮機(jī)控制系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)性通常是瓶頸。
- 作為燃燒或惰化氣源
在部分鍋爐、加熱爐或化工反應(yīng)裝置中,可利用污氮?dú)庾魅紵細(xì)饣蚨杌瘹?,減少空氣引入量,降低氧化風(fēng)險(xiǎn)。但也需評(píng)估雜質(zhì)的影響。
- 送入水冷塔處理
在個(gè)別工廠,污氮?dú)饪梢肜鋮s塔進(jìn)風(fēng)側(cè)用于吹掃或置換,但要注意水質(zhì)變化及氣體逸散對(duì)環(huán)境的影響,這種方式通常作為末端處理手段而非常規(guī)利用途徑。
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三、污氮?dú)饣厥绽玫淖⒁馐马?xiàng)
污氮?dú)獾乃查g流量極大且快速衰減,收集相對(duì)困難,需要非常大的緩沖容積來平滑流量。而且如果要將回收的氣體送回主換熱器或主塔,通常需要增壓。這種大流量、劇烈波動(dòng)的氣源對(duì)壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行是巨大挑戰(zhàn),可能導(dǎo)致喘振、效率低下或設(shè)備損壞。最重要的是需要考慮污氮?dú)庵械碾s質(zhì)含量,雖然經(jīng)過分子篩再生,但污氮?dú)庵腥院袕姆肿雍Y解吸出來的水分、CO2、碳?xì)浠衔锏任⒘侩s質(zhì)。在充壓初期,這些雜質(zhì)濃度可能相對(duì)較高。所以在回收利用的時(shí)候,需要充分考慮這部分因素。
- 氣體成分與濕度:必要時(shí)進(jìn)行除濕或降溫處理,防止對(duì)后續(xù)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕或結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)。
- 壓力匹配:如需接入高壓系統(tǒng),應(yīng)增加中間壓縮環(huán)節(jié)。
- 經(jīng)濟(jì)性評(píng)估:綜合計(jì)算改造成本與節(jié)能收益,確定投資回收周期。
- 安全環(huán)保:控制氧含量與可燃物,避免形成爆炸性混合物,同時(shí)滿足環(huán)保排放要求。
綜上所述,空分裝置污氮?dú)?/strong>雖然具備回收再利用的可行性,通過合理的技術(shù)方案可以將其轉(zhuǎn)化為低純氮?dú)?、回送至空壓機(jī)、用于助燃或惰化等。但是依舊需要考慮諸多因素,對(duì)于絕大多數(shù)空分裝置,考慮到技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度、高昂的投資運(yùn)行成本和有限的經(jīng)濟(jì)效益,將分子篩充壓階段放空的污氮?dú)庵苯优湃氪髿馐亲詈唵?、可靠和?jīng)濟(jì)的選擇。當(dāng)然對(duì)于有條件的企業(yè),可以根據(jù)自身生產(chǎn)特點(diǎn)選擇最適合的利用方式,避免單純放空造成資源浪費(fèi)。