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大力促進(jìn)我國氣體分離行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，不僅可以滿足國民生產(chǎn)需求，同時(shí)對提升我國綜合競爭實(shí)力有重大意義，自從1978年我國制氮市場也逐年呈現(xiàn)上升趨勢，氮?dú)猱a(chǎn)品量的需求和產(chǎn)品純度的要求都有了進(jìn)一步的提高。
目前普氮市場的設(shè)備可以完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，超高純氮?dú)庠O(shè)備的市場則是由國外控制，國內(nèi)空分廠家還尚未涉足此領(lǐng)域，這也是氣體分離行業(yè)所面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)。當(dāng)前純氮?dú)庵饕獞?yīng)用于油田注氮、石油化工、合成纖維、合成氨、浮法玻璃、軋鋼和電子工業(yè)等領(lǐng)域。
油田注氮的制氮裝置規(guī)模較大，國外已有31萬Nm3/h,氮?dú)猱a(chǎn)品純度要求氧氣含量低于10ppm，產(chǎn)品壓力一般在300∽400bar，生產(chǎn)過程允許有短暫中斷，要求有少量液氮儲備；石油化工、合成纖維、合成氨、浮法玻璃、軋鋼等的制氮裝置規(guī)模一般是從幾千到幾萬不等，產(chǎn)品純度為要求含氧2∽100ppm,產(chǎn)品壓力一般在1.35∽31bar，有些設(shè)備需要有備用液氮，要求保證不間斷的產(chǎn)品供應(yīng)。
電子工業(yè)的制氮?dú)膺^濾裝置規(guī)模較小，一般是從幾百到幾千，但是產(chǎn)品純度要求較高，通常對氧含量要求低于1ppm,同時(shí)對產(chǎn)品中CO和H2的含量有較高要求。產(chǎn)品壓力在3∽10bar,要求產(chǎn)品供應(yīng)不間斷，有備用液氮。
制氮行業(yè)經(jīng)過了幾十年的蓬勃發(fā)展，不管從規(guī)模以及產(chǎn)品要求上都上了一個(gè)臺階，針對不同規(guī)格的產(chǎn)品，目前國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出了與其相適應(yīng)的制氮流程，筆者結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展情況，對氮?dú)膺^濾裝置的流程組織及選擇作一總結(jié)。
高純氮節(jié)能流程有兩種方案：
第一種方案：高純氮返流全膨脹節(jié)能流程：采用全膨脹，多余冷量采取在膨脹機(jī)后抽一股低溫氣體與污氮?dú)饣旌现?20℃左右，然后去鋁制板翅式換熱器換熱，省去冷水機(jī)組。
第二種方案：高純氮正流全膨脹節(jié)能流程：采用全膨脹，這樣可以降低空壓機(jī)排氣壓力，節(jié)省能耗，但是膨脹機(jī)的葉輪直徑會增大，投資相應(yīng)增多。
變壓吸附有兩種方案：
第一種方案：粗制氮?dú)?，純度達(dá)到99.99%，精制氮?dú)?，純度達(dá)到99.999%，單套可以做到3000Nm3/h左右，可以多套組合，按照需要?；蛘唛_，不需要液體產(chǎn)品。
第二種方案：粗制氮?dú)猓兌冗_(dá)到99.99%，精制氮?dú)猓兌冗_(dá)到99.999%，單套可以做到3000Nm3/h左右，可以多套組合，按照需要?；蛘唛_，需要液體產(chǎn)品，采取配套外液化過濾裝置，可以自由停車或者開車，優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能耗，缺點(diǎn)是投資大。
超高純氮?dú)?/div>
超高純氮?dú)庵饕糜陔娮庸I(yè)，在集成電路、芯片（晶片）和相關(guān)元器件的生產(chǎn)過程中，超高純氮?dú)馀c普通氮?dú)庀啾?，對以下條件有嚴(yán)格要求，目前一般要求總雜質(zhì)含量集成電路要求：4ppm，芯片要求：1ppm或者更高，同時(shí)設(shè)計(jì)電子工業(yè)用高純氮裝置時(shí)，要重視裝置所在大氣組成的測定，且設(shè)計(jì)一定要留有余量。其難點(diǎn)和要點(diǎn)主要是一氧化碳、氫和水分的達(dá)標(biāo)，為此，要采取不同的凈除方法：
（1）CO的凈除：利用壓縮機(jī)的壓縮熱，在觸媒的幫助下，通過催化反應(yīng)，除去一氧化碳，可以使產(chǎn)品中所含CO降低到0.1ppm以下。
（2）CO2的凈除：通過分子篩床層吸附。
（3）氫氣等低沸點(diǎn)組分的凈除：氫氣，氦氖氣都是沸點(diǎn)比氮?dú)獾偷慕M分，在一氧化碳轉(zhuǎn)化爐中，空氣中的氫氣生成水，然后從冷凝蒸發(fā)器排出不凝氣體，放空以使低沸點(diǎn)組分除去，但是其純度仍然不夠，仍需要通過特殊流程組織比如采用加設(shè)純氮精餾輔塔，在液氮頂部設(shè)置冷凝器，底部設(shè)置再沸器，增大循環(huán)倍率來除去低沸點(diǎn)的氫氣等雜質(zhì)。
（4）甲烷等高沸點(diǎn)組分的凈除：甲烷等烴類氣體以及氪氙等稀有氣體的沸點(diǎn)比氮?dú)飧叩枚?，它們會全部濃縮到塔底的富氧液空中，達(dá)標(biāo)沒有問題。
（5）水分的凈除：通過分子篩床層吸附，同時(shí)水分有沸點(diǎn)，達(dá)到要求沒問題。
（6）顆粒度：通過精密過濾器來滿足。
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