氮氣生產過程及減少冷量損失的措施分析

崔艷 李忠

摘 要 氮氣是工業生產中最重要的一種安全氣體，在生產過程中如何進行高純度的品質保障和減少冷量損失，是當前使用過程中主要的問題。本文結合某企業的實際生產過程，對氮氣生產過程以及減少冷量損失的措施進行了分析，更好地提升了空分設備的運行效率。

關鍵詞 氮氣;冷量損失;措施

前言

在西部某化工企業的生產過程中，運行的鉀肥產品綜合延續項目中，一期和二期的生產過程中，都需要保證完成氫氧化鉀、碳酸鉀、乙炔、尿素等化學物質的不同的生產任務，因此需要純度高、流量穩定的氮氣進行相關工藝的生產保障。對此，該企業大力的對氮氣的生產過程進行了提升，有效減少了冷量損失。

1氮氣的生產原理和過程

該企業在實際的生產過程中，根據氮氣的不同壓力氛圍高壓氮氣和低壓氮氣兩種形式，利用在空氣中進行分離的過程中，沸點的不同進行液化精餾的操作，以最大程度的保證不同壓力形式的氮氣使用純度。主要的生產過程表現在以下7個方面。

1.1 空氣過濾和壓縮

氮氣來自于大氣中，要想進行使用，首先要從大氣中進行空氣過濾，使用專業的空氣過濾設備將大氣中的各種雜質進行過濾，并將一些灰塵等物質進行剝離，之后在空氣壓縮機的設備操作中，完成壓縮的過程，在壓縮過程中產生的大量熱量，可以通過使用冷卻水進行清除，完成空氣過濾和壓縮的生產過程。

1.2 水分和二氧化碳的清除

經過壓縮后的空氣中，會在氣壓的作用中，形成一定量的水分和二氧化碳，這些物質進入到空分設備中，在低溫的環境中，會產生化學作用，形成冰或者干冰，對設備被的部分零部件正常工作造成一定的阻礙影響，因此，需要對其進行必要的清除處理。進行清除的過程中，可以使用分子篩吸附器的設備進行操作，有效完成清除的生產過程[1]。

1.3 空氣冷卻

經過處理的空氣進行使用，還需要被冷卻到液化溫度的狀態，而冷卻的過程也是必不可少的，主要在換熱器的設備工作中進行運行，精餾塔的使用過程中會反流部分的冷氣，空氣在這些冷氣的作用下被冷卻至液化溫度的狀態，在這個冷卻的過程中，精餾塔中反流的冷氣也會被加熱，溫度升高，形成循環使用的過程。

1.4 冷量制取

這個過程的生產主要是為了補充在生產過程中熱量的損失和冷量的損失，需要對冷量進行一定的制取，主要通過分餾塔在運行過程中，空氣的氣體節流效應和在膨脹機中進行物理反應的過程中獲得。

1.5 液化

液化的生產過程，對于保證氮氣的純度也至關重要。在生產過程中，氮氣和液氧在蒸發器中進行熱交換作業，兩種物質之間的壓力是不一樣的，在進行交換作業的時候，氮氣會被液化，液氧會被蒸發，在液化和蒸發的過程中，精餾塔中的上塔和下塔同時運行，大部分的氣體會在這個過程中完成液化的使用需要。

1.6 精餾

精餾的生產過程中，主要是通過氧氮混合物中的氣體和液體在進行熱交換的過程中，氣體從下往上，液體從上往下，這個過程中要不斷進行填料或者篩板來進行操作，但是氧氣和氮氣的沸點是不一樣的，氮氣對氧氣更容易蒸發，在蒸發氣體往上走的過程中，通過大輪轂的填料操作，在塔頂位置即可獲得高純度的氮氣，同時，液體在往下走的過程中，氧氣的含量會不斷增加，在上塔的底部位置可以獲得更多的液氧。

1.7 排除雜質

一些危險雜質的排除，主要是指碳氫化合物，尤其是乙炔的排除。在進行精餾的過程中，如果乙炔的含量達到一定的濃度，很容易發生爆炸的安全事故，因此，一定要對其進行必要的排除。這些危險的碳氫化合物主要在液氧中含有，因此為有效的排除這些危險物質，需要對液氧的含量進行適當的排放，保證危險雜質物質的清除。

2減少氮氣冷量損失的措施

空分設備在運行過程中，冷量損失的形式主要有三種，即復熱不足、跑冷損失和液態產品在取出與精餾塔泄漏產生的損失等。根據不同的冷量損失形式，可以從以下三個方面的措施中進行減少保障[2]。

2.1 嚴格控制溫差

溫差主要是指要嚴格的控制主冷熱端的溫度差距，在進行控制的過程中，要從以下4個方面進行。第一，要加強空氣壓縮機組的脫水作業，保證純化器在正常的狀態下工作，減少主冷表面產生各種凍結物質，影響換熱的效果。隨著生產的不但進行，還需要適當地對主冷的表面油脂等進行及時的清除處理，以最大的保障主冷換熱效果的發揮。第二，要對生產過程中產生的膨脹量進行適當的控制，不能太多。第三，要對不同氣體出精餾塔的閥門開度進行控制，防止各種氣體在分氣的過程中由于不均勻產生的更大的冷量損失。第四，要不斷地對空氣的壓縮機、純化器冷卻的水量、壓力、溫度等數據進行檢查，保證各種設備的正常運行，減少各種溫度的差異帶來的冷量損失。

2.2 嚴格控制保溫

冷箱的保溫狀態也對冷量損失產生一定的影響。因此，需要對冷箱的溫度進行控制，減少外部熱量的入侵。第一，可以對冷箱的外部各密封部位進行檢查，對箱體的整個外部平整性、密封性進行檢查，固定用的螺栓、螺母進行緊實檢查，保證密封效果良好，設備完好。第二，要在充裝珠光砂之前，對冷箱表面和內部的水分使用壓縮空氣進行吹干作業。第三，要保證充裝的珠光砂質量，并對其含水量充裝環境的溫度、濕度進行控制。第四，充裝的珠光砂要保證密實，可以通過不斷的捶打進行密實度的保障，以更好的實現冷箱內的保溫條件良好的效果。第五，定期檢查冷箱內的珠光砂含量，發現缺少的情況要及時填補。第六，如果遇到冷箱外殼發生結霜或者“出水”的現象，需要對精餾塔進行完善的檢查或者對珠光砂的含量進行檢查，及時的進行處理，保證冷箱的保溫效果，最大的減少冷量的損失。

2.3 其他措施運用

空分設備在進行使用的過程中，運行的閥門如果出現泄漏現象，要進行及時的處理解決，如果不能及時的進行處理，要采取一定的補救措施進行技術操作，更好的減少由于泄漏而造成的冷量損失，更不能引起冷量的失衡現象，以免造成重大的安全事故[3]。

3結束語

氮氣是一種在工業生產過程中重要氣體，其生產原理和生產過程中，嚴格按照一定的順序可以有效保證其純度，并結合使用不同的措施，減少冷量的損失，最大發揮出空分設備的運行效率，提升氮氣的綜合利用效率，也保障了企業的綜合效益的增長。

參考文獻

[1] 樊飛.大型CO深冷分離裝置運行時系統波動原因分析及對策[J].化肥設計，2019，57（4）：53-55.

[2] 宋才華，李圣軍，朱煒，等.PTA工廠液氮氣化冷量回收利用研究[J].聚酯工業，2019，32（1）：39-41.

[3] 肖其.分析和探討優化空分冷量的對策[J].石油化工應用，2016， 35（9）：145-148.