液氮的制作原理和使用经济合理性分析

氮气机专业工程师需知—液氮的生产工艺流程如下：

深冷空分制氮以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氮气。

1. 深冷制氮的典型工艺流程

整个流程由空气压缩及净化、空气分离、液氮汽化组成。

1.1 空气压缩及净化

空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至所需压力，然后送入空气冷却器，降低空气温度。再进入空气干燥净化器，除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。

1.2 空气分离

净化后的空气进入空分塔中的主换热器，被返流气体（产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，液空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发，同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气，冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液，另一部分作为液氮产品出空分塔。

由冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约130K进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量，膨胀后的气体一部分作为分子筛的再生和吹冷用，然后经消音器排入大气。

1.3 液氮汽化

由空分塔出来的液氮进液氮贮槽贮存，当空分设备检修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道。

深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。

深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用高，设备一次性投资多，运行成本高，产气慢，安装要求高周期长。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，在中、小规模制氮就显得不经济。在3500m³/h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20％-50％。即使是用租赁液氮容器购买成品液氮的用气方式，由于使用成本高昂、受供应源头控制，仍然是变压吸附制氮机在经济性、使用便捷上胜出。如果需要大流量、氮气使用纯度在99.9995%以上，又要求不能含有过量氢气的使用场合，选用液氮相对适合一些。