黄骅制氮机：轮胎蒸汽充氮硫化制氮装置的比较

轮胎蒸汽充氮硫化制氮装置的比较

目前轮胎蒸汽充氮硫化装置所采用的3种制氮方法:液氮汽化、Prism膜及变压吸附。液氮汽化法制氮装置初期投入较低,但需经常补充液氮,适于液氮供应方便且便宜的企业。Prism膜制氮与变压吸附制氮同属于空气分离制氮方法,适应性较强,能耗低,前者增容容易,但需储有氢气,存在安全隐患;后者自动化程度高、方便灵但对阀门性能要求较高。关键词:轮胎;硫化;液氮汽化;随着轮胎企业对蒸汽充氮硫化方法的熟悉,各种制氮装置在硫化系统中都得到了应用。根据所需氮气量、氮气压力、动力成本和工厂位置,轮胎厂可采取不同的制氮方式。液氮汽化、膜制氮及变压吸附法Pressure Swing Adsorption,以下简称PSA)目前通用的3种制氮方法。

根据这3种制氮方法开发的制氮装置在实际应用中有很大的差异,液氮汽化法供氮装置液氮汽化法是将由空气深冷得到的液氮加热汽化,得到高压、高纯氮气,经稳压装置稳压后输出氮气硫化系统所需的高压稳定的氮气流系统组成及制氮流程液氮汽化法制氮,通常由低温液体贮槽、低温液体泵、汽化器、氮气缓冲罐及稳压装置组成。液氮由槽罐车运输至轮胎厂,并储存于双壁真空隔离的低温液体贮槽内,由低温液体泵打出,由于在常压下氮的沸点(极低,在常温下即可汽化,因此使用汽化器将液氮汽化成轮胎硫化使用的氮气。

1.1性能特点液氮汽化法制氮装置设备简单、投资少,氮气由液氮汽化生成,氮气纯度高,达到99.999%。液氮的常压沸点为-196低温液体泵前的设备处于低温状态下工作,需要安装可在低温下工作的安全阀和放空阀门。在冬季或北方严寒地区,由于气温较低,将会影响汽化器的换热效果,因此需在汽化器末节结冰前将汽化器表面的霜冻定期吹除。另外,液氮汽化法制氮受地域的限制,但对靠近大型空气分离厂的中、小型轮胎企业,此方法是一种比较经济的选择。Prism膜制氮装置Prism膜分离技术在国外已日趋成熟。自2005年第25Prism膜在合成氨厂成功得到应用以来,在许多领域得到推广和应用。1998亿美元,并以每年8%的速度递增。我国对气体分离膜的研究始于20世纪80年代,目前已经成为世界上少数几个可以生产气体分离膜的国家之一,但产品的开发力度与国外尚有差距。Prism膜制氮是利用空气中的氧气和氮气在高分子膜材料上溶解和扩散速度的不同,从而将氧气和氮气分开。压缩空气经过净化后经电加热器加热到正常的操作温度,然后进入膜分离器的纤维管程中,其分离推动力就是气体各组分在中空纤维内腔原料侧与外腔(渗透侧)所形成的分压当气流沿中空纤维内腔表面流动时,各组分在其分压差的推动下渗透到丝外。/水汽迅速渗透,因此丝外(渗透)气流为富集氧气,在大气压的作用下被排放至大气中。而氮气和氩气的溶解扩散速度较低,通过膜的渗透较慢,因此管程(非渗透侧)气流为富集氮气,氮气压力损失很小,产品氮的压力只略低于原料气的压力。

2.1系统组成及制氮流程

Prism膜制氮系统如图3所示,主要包括以Prism膜制氮装置流程下几部分。

空气预处理系统:空压机一般为螺杆式,MPa并滤去空气中的粉尘颗粒、重油及轻油等物质。

加热器:为保证氮膜的工作温度稳定,需将空气加热到40~60#膜分离器:实现氮与氧、二氧化碳和水汽的分离。

氮气缓冲罐:消除氮气压力脉动。加氢纯化99.999%的氮气。

产品气纯度监测及增压、稳压装置:监测产品气的纯度并保证稳定的压力输出(485高新懂等1轮胎蒸汽充氮硫化制氮装置的比较经空压机加压后的压缩空气进入过滤器,再经加热器加热到正常的操作温度后进入膜分离器的纤维管脱除氧气及杂质,经纯化器提纯,高纯氮气经增压和稳压后输出至硫化机管网。

2.1性能特点Prism膜分离耗能比其它制氮设备少15%~25%。该设备无移动部件,静态运行,连续运行可且造气成分稳定。如果以10年期的设备折旧计算,制取每立方米的氮气成本只需0.60PSA相比,不需定期更换移动部件和分子筛,使用寿命10年以上,而且增容较易,但它需配备加热器。Prism膜制氮可产出纯度为99.9%的氮气,加氢纯化后可产出氮气硫化所需的99.99%高纯氮气,但需在现场制备和储存氢气,增加了安全隐患。国外对PSA研究较早,我国对PSA的研究始于20世纪70年代初,到90年代初才实现了小型制氮装置的工业化PSA是一种高效气体分离技术,利用空气中的氧气和氮气在吸附剂上的吸附量、吸附速率和吸附力等方面的差异以及吸附剂随压力不同对氧气和氮气具有不同吸附量的特性,加压时完成一种组分的吸附,减压时解吸所吸附的组分,如此循从而实现变压分离空气制取氮气。

3.1系统组成及制氮流程

通常PSA制氮系统由以下几部分组成。空气预处理系统:空压机将空气加压至0.75~MPa,并除去空气中的粉尘颗粒、油污及水汽等。

空气缓冲罐:消除压缩空气的压力脉动。

PSA系统:预处理后的空气通过碳分子筛CMS)完成吸附。

氮气缓冲罐:消除产品氮气的压力脉动。

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