液氮是什么

空分⾼纯氮装置分为⼏种流程？流程形式⼜有什么特点？赶快看过来！

⽬前国内外的空分设计者都在致⼒于研发并提供⼀种新型⾼纯氮设备，包括预处理系统，纯化系统和分馏塔，其中的分

馏塔包括透平膨胀机，⽤于热交换的主换热器和过冷器，以及精馏塔和冷凝蒸发器；精馏塔包括上塔和下塔。所研发的

新型制氮装置使得富氧和氮⽓的冷量得到充分利⽤，节能环保；同时将富氧送⼊膨胀机进⾏制冷，结构合理、节约物

料，流程配置简单。以下就⾼纯氮设备的流程设计作⼀综述：

⾼纯氮9种⽐较⽅案

⽅案1：传统单塔流程

从冷箱出来直接得到0.6MPa的压⼒氮⽓送往⽤户。

整套空分设备包括：空⽓过滤系统、空⽓压缩系统、空⽓预冷系统、分⼦筛纯化系统、分馏塔系统、液体贮存系统、仪

控系统、电控系统等。

⽅案2：传统单塔流程+膨胀机增压端增压

从冷箱得到～0.56MPa的压⼒氮⽓，再经过膨胀机增压端增压后送往⽤户。

⽅案2与⽅案1的流程组织形式相同。

⽅案3：单塔+氮压机外压缩流程

从冷箱得到0.4MPa的压⼒氮⽓进⼊活塞氮⽓压缩机压缩⾄0.6MPa，送给⽤户。

⽅案3与⽅案1、⽅案2的流程组织形式相同。

⽅案4：双塔+氮压机外压缩流程

从冷箱得到0.005MPa的压⼒氮⽓进⼊离⼼氮⽓压缩机压缩⾄0.6MPa，送给⽤户。

整套空分设备包括：空⽓过滤系统、空⽓压缩系统、空⽓预冷系统、分⼦筛纯化系统、分馏塔系统、氮⽓压缩系统、液

体贮存系统、仪控系统、电控系统等。

⽅案5：双塔双冷凝+氮⽓压缩机

从冷箱得到0.3MPa的压⼒氮⽓进⼊离⼼氮⽓压缩机压缩⾄0.6MPa，送给⽤户。

整套空分设备包括：空⽓过滤系统、空⽓压缩系统、空⽓预冷系统、分⼦筛纯化系统、分馏塔系统、氮⽓压缩系统、液

体贮存系统、仪控系统、电控系统等。

⽅案6：双塔双冷凝+液体泵（废⽓返流膨胀）

从冷箱直接得到0.6MPa的压⼒氮⽓，送给⽤户。

整套空分设备包括：空⽓过滤系统、空⽓压缩系统、空⽓预冷系统、分⼦筛纯化系统、分馏塔系统、液体贮存系统、仪

控系统、电控系统等。

⽅案7：双塔双冷凝+液体泵(空⽓正流膨胀)

从冷箱直接得到0.6MPa的压⼒氮⽓，送给⽤户。

整套空分设备包括：空⽓过滤系统、空⽓压缩系统、空⽓预冷系统、分⼦筛纯化系统、分馏塔系统、液体贮存系统、仪

控系统、电控系统等。

⽅案8：⾼纯氮挂氧塔

本流程适合于⼤量氮⽓产品及少量氧⽓产品。

⽅案9：单塔正流

本流程投资较低，适合于低压氮⽓产品。

9种⽅案对⽐：

注：1）电费按0.59元/KWH，⼀年按8000⼩时；2）空⽓压缩机按国产考虑。

特点分析：

⽅案1操作简单⽅便，直接得到产品氮⽓，⽽且可以多提取⼀定⽐例的液氮，不需要增加额外的机器。适合后续需要稳

定⽓源的化⼯型企业，但能耗较⾼。如果企业有⾃⼰的发电⼚或电费便宜，此种⽅案为⾸选⽅案。

⽅案2⽐⽅案1操作较复杂，产品⽓从膨胀机的增压端抽出，充分利⽤了膨胀机的膨胀功来提⾼产品⽓的压⼒，降低了空

⽓压缩机的能耗，⽐⽅案1有⼀定的优势。但产品⽓的压⼒需根据膨胀机的膨胀量来决定，在空分变负荷操作时或膨胀

量变化时，其出⽓压⼒也要跟着变化，导致后续⽓源的不稳定性。此种⽅案适合⽤户对⽓源压⼒要求不是太苛刻的企

业，如钢铁企业。能耗相对⽅案1较低。

⽅案3在⽅案1的基础上增加了⼀台氮⽓压缩机，从冷箱出来的产品⽓为0.4MPa，然后经过氮⽓压缩机压缩⾄0.6MPa，

流程形式与⽅案1、2⼀样，主要增加了⼀台机器，操作上较复杂。此种⽅案适合⽤户对⽓源压⼒要求不是太苛刻的企

业，如钢铁企业，另外可提⾼氮⽓压缩机的压⼒进⼊球罐来进⾏调压。其能耗最低。

⽅案4是常规的外压缩流程形式，利⽤双塔精馏，从冷箱出来的⽓体在经过氮⽓压缩机压缩⾄0.6MPa。此种流程形式为

常规外压缩空分设备，流程形式⽐较成熟，可以产出⼀定⽐例的氧⽓，适合⽤户需要氧⽓或者周边有需要氧⽓或者液氧

的企业。其投资最多，能耗⼀般。

⽅案5是在⽅案1与⽅案4组合出来的⼀种流程形式，其提取率⾼，能耗⼀般，操作较复杂。主要的优势是可以同时⽣产

两种氮⽓产品。

⽅案6是在⽅案1的基础上，增加⼀个纯氮塔，利⽤废⽓作为其原料⽓进⾏⼆次提纯，然后经过⼀台液体泵，把低压塔的

液氮打⼊⾼压塔，为⾼压塔提供⼀定的回流液，从⽽可以提⾼氮⽓提取率，降低能耗。膨胀机是利⽤废⽓膨胀。这种流

程不能产⽣较多液体。

⽅案7是在⽅案1和⽅案4、5的基础上，增加⼀个纯氮塔，利⽤废⽓作为其原料⽓进⾏⼆次提纯，然后经过⼀台液体泵，

把低压塔的液氮打⼊⾼压塔，为⾼压塔提供⼀定的回流液，从⽽可提⾼氮⽓提取率，降低能耗。膨胀机采⽤空⽓增压透

平膨胀机为空分制取冷量。此种流程形式以前是某国外公司的专利。

从以上⽅案⽐较可以看出，⽅案6、7能耗最省，操作相对复杂。

氮⽓是⼀种应⽤领域⼴泛的⼯业⽓体，其主要应⽤在电⼦封装、化学加⼯、照明、热处理、⾷品封装、⾷品冷冻、⾦属

制造、玻璃⽣产、⽯油精炼、橡胶粉碎、⽣物制药等场合。⽬前的⾼纯氮设备主要采⽤低温精馏的⽅法⽣产⾼纯氮，精

馏作为⼀种传统的分离提纯⼿段已有上百年的历史，它被⼴泛应⽤于冶⾦、化⼯、玻璃、电⼦等各个⾏业领域。

《⽓体分离》双⽉刊，由中国通⽤机械⼯业协会⽓体分离设备分会主办，作为中国⽓体分离设备领域专业性⾏业刊物，

现⾯向⾏业学者及⼯程技术⼈员征集各类⽓体分离设备科研成果、设计⽅法、产品开发以及应⽤技术、⾏业综述类⽂

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