氮气生产过程及减少冷量损失的措施分析

崔艳 李忠

摘 要 氮气是工业生产中最重要的一种安全气体，在生产过程中如何进行高纯度的品质保障和减少冷量损失，是当前使用过程中主要的问题。本文结合某企业的实际生产过程，对氮气生产过程以及减少冷量损失的措施进行了分析，更好地提升了空分设备的运行效率。

关键词 氮气;冷量损失;措施

前言

在西部某化工企业的生产过程中，运行的钾肥产品综合延续项目中，一期和二期的生产过程中，都需要保证完成氢氧化钾、碳酸钾、乙炔、尿素等化学物质的不同的生产任务，因此需要纯度高、流量稳定的氮气进行相关工艺的生产保障。对此，该企业大力的对氮气的生产过程进行了提升，有效减少了冷量损失。

1氮气的生产原理和过程

该企业在实际的生产过程中，根据氮气的不同压力氛围高压氮气和低压氮气两种形式，利用在空气中进行分离的过程中，沸点的不同进行液化精馏的操作，以最大程度的保证不同压力形式的氮气使用纯度。主要的生产过程表现在以下7个方面。

1.1 空气过滤和压缩

氮气来自于大气中，要想进行使用，首先要从大气中进行空气过滤，使用专业的空气过滤设备将大气中的各种杂质进行过滤，并将一些灰尘等物质进行剥离，之后在空气压缩机的设备操作中，完成压缩的过程，在压缩过程中产生的大量热量，可以通过使用冷却水进行清除，完成空气过滤和压缩的生产过程。

1.2 水分和二氧化碳的清除

经过压缩后的空气中，会在气压的作用中，形成一定量的水分和二氧化碳，这些物质进入到空分设备中，在低温的环境中，会产生化学作用，形成冰或者干冰，对设备被的部分零部件正常工作造成一定的阻碍影响，因此，需要对其进行必要的清除处理。进行清除的过程中，可以使用分子筛吸附器的设备进行操作，有效完成清除的生产过程[1]。

1.3 空气冷却

经过处理的空气进行使用，还需要被冷却到液化温度的状态，而冷却的过程也是必不可少的，主要在换热器的设备工作中进行运行，精馏塔的使用过程中会反流部分的冷气，空气在这些冷气的作用下被冷却至液化温度的状态，在这个冷却的过程中，精馏塔中反流的冷气也会被加热，温度升高，形成循环使用的过程。

1.4 冷量制取

这个过程的生产主要是为了补充在生产过程中热量的损失和冷量的损失，需要对冷量进行一定的制取，主要通过分馏塔在运行过程中，空气的气体节流效应和在膨胀机中进行物理反应的过程中获得。

1.5 液化

液化的生产过程，对于保证氮气的纯度也至关重要。在生产过程中，氮气和液氧在蒸发器中进行热交换作业，两种物质之间的压力是不一样的，在进行交换作业的时候，氮气会被液化，液氧会被蒸發，在液化和蒸发的过程中，精馏塔中的上塔和下塔同时运行，大部分的气体会在这个过程中完成液化的使用需要。

1.6 精馏

精馏的生产过程中，主要是通过氧氮混合物中的气体和液体在进行热交换的过程中，气体从下往上，液体从上往下，这个过程中要不断进行填料或者筛板来进行操作，但是氧气和氮气的沸点是不一样的，氮气对氧气更容易蒸发，在蒸发气体往上走的过程中，通过大轮毂的填料操作，在塔顶位置即可获得高纯度的氮气，同时，液体在往下走的过程中，氧气的含量会不断增加，在上塔的底部位置可以获得更多的液氧。

1.7 排除杂质

一些危险杂质的排除，主要是指碳氢化合物，尤其是乙炔的排除。在进行精馏的过程中，如果乙炔的含量达到一定的浓度，很容易发生爆炸的安全事故，因此，一定要对其进行必要的排除。这些危险的碳氢化合物主要在液氧中含有，因此为有效的排除这些危险物质，需要对液氧的含量进行适当的排放，保证危险杂质物质的清除。

2减少氮气冷量损失的措施

空分设备在运行过程中，冷量损失的形式主要有三种，即复热不足、跑冷损失和液态产品在取出与精馏塔泄漏产生的损失等。根据不同的冷量损失形式，可以从以下三个方面的措施中进行减少保障[2]。

2.1 严格控制温差

温差主要是指要严格的控制主冷热端的温度差距，在进行控制的过程中，要从以下4个方面进行。第一，要加强空气压缩机组的脱水作业，保证纯化器在正常的状态下工作，减少主冷表面产生各种冻结物质，影响换热的效果。随着生产的不但进行，还需要适当地对主冷的表面油脂等进行及时的清除处理，以最大的保障主冷换热效果的发挥。第二，要对生产过程中产生的膨胀量进行适当的控制，不能太多。第三，要对不同气体出精馏塔的阀门开度进行控制，防止各种气体在分气的过程中由于不均匀产生的更大的冷量损失。第四，要不断地对空气的压缩机、纯化器冷却的水量、压力、温度等数据进行检查，保证各种设备的正常运行，减少各种温度的差异带来的冷量损失。

2.2 严格控制保温

冷箱的保温状态也对冷量损失产生一定的影响。因此，需要对冷箱的温度进行控制，减少外部热量的入侵。第一，可以对冷箱的外部各密封部位进行检查，对箱体的整个外部平整性、密封性进行检查，固定用的螺栓、螺母进行紧实检查，保证密封效果良好，设备完好。第二，要在充装珠光砂之前，对冷箱表面和内部的水分使用压缩空气进行吹干作业。第三，要保证充装的珠光砂质量，并对其含水量充装环境的温度、湿度进行控制。第四，充装的珠光砂要保证密实，可以通过不断的捶打进行密实度的保障，以更好的实现冷箱内的保温条件良好的效果。第五，定期检查冷箱内的珠光砂含量，发现缺少的情况要及时填补。第六，如果遇到冷箱外壳发生结霜或者“出水”的现象，需要对精馏塔进行完善的检查或者对珠光砂的含量进行检查，及时的进行处理，保证冷箱的保温效果，最大的减少冷量的损失。

2.3 其他措施运用

空分设备在进行使用的过程中，运行的阀门如果出现泄漏现象，要进行及时的处理解决，如果不能及时的进行处理，要采取一定的补救措施进行技术操作，更好的减少由于泄漏而造成的冷量损失，更不能引起冷量的失衡现象，以免造成重大的安全事故[3]。

3结束语

氮气是一种在工业生产过程中重要气体，其生产原理和生产过程中，严格按照一定的顺序可以有效保证其纯度，并结合使用不同的措施，减少冷量的损失，最大发挥出空分设备的运行效率，提升氮气的综合利用效率，也保障了企业的综合效益的增长。

参考文献

[1] 樊飞.大型CO深冷分离装置运行时系统波动原因分析及对策[J].化肥设计，2019，57（4）：53-55.

[2] 宋才华，李圣军，朱炜，等.PTA工厂液氮气化冷量回收利用研究[J].聚酯工业，2019，32（1）：39-41.

[3] 肖其.分析和探讨优化空分冷量的对策[J].石油化工应用，2016， 35（9）：145-148.