摘要：在工业中，氮气发生器广泛应用于石化、液化、冶金、食品、医药和电子等行业。制氮机氮产品可用作工具气体、工业原料和制冷剂，是工业生产所必需的公共设备。制氮机主要采用低温空气分离、膜分离和分子筛压力吸附三种技术。深冷空气分离方法采用空气中氧和氮沸点的不同原理，应用低温压缩、冷却和蒸馏原理生产液氮和液氧。本发明的优点是低温液氮和液氧可以大规模生产；缺点是投资规模大，通常用于钢铁和化工行业，氮、氧需求量大。膜分离方法是以空气为原料，在一定的压力下，氧、氮以不同的速度进入膜释放氧、氮。此方法具有结构简单、阀门未切换和体积小等优点。但是，由于膜材料主要依赖进口，目前价格昂贵，扩散率低，因此主要应用于小流量的特殊场合，例如移动式制氮机。本文主要分析了深冷氮气分离中富氧空气的回收利用。 关键词：深冷制氮；富氧空气；回收利用
引言
氮气化学性质稳定，熔点和沸点低。它经常用作密封气体、保护气体和冷却气体，也广泛用
于石油化工生产和其他工业。随着工业化的加强，公共生产对氮的需求逐年增加。虽然以往的制氮方法正在实施，但制氮过程的节能环保也引起了人们的关注。在低温制氮工艺中，富氧空气是最有价值的补充，回收利用已成为制氮工艺优化和创新的中心。 1、常规分子筛变压吸附制氮工艺
压缩机压缩空气时，压力会增加到设计压力。第一次脱水后，过滤空气中的碳氢化合物污染等杂质，然后第二次脱水干燥后，油进入塔内，除去油，进入气藏。干燥的空气分为两部分。一部分用于干燥塔的再生，另一部分进入分子筛吸附塔。空气中的氧气被分子筛的选择性吸附特性吸收，剩馀的氮进入氮气池。这一过程需要两个阶段:干燥和脱水。脱水的第一步是降低脱水温度，从空气中除去大部分的气态水，实现完全脱水。氟利昂冰箱用于生产低温，与低温制冷剂热交换降低了空气温度。在一定的压力下，当温度低于空气的露点时，空气中的气水变成液体，空气中的气水部分可以从氟利昂冰箱中取出。二次脱水采用吸附脱水原理，干燥塔充满除湿器。空气通过干燥机后，吸附剂吸收水分，干气通过塔进入气藏取油。一般来说，干燥塔使用两座塔。当一座塔干了，另一座塔反风再生。用于再生的空气通常是干燥的空气。风管用于连接干燥空气储罐，干燥空气由干燥塔提供，干
燥塔的水由干燥空气排出。油箱中剩馀的空气进入分子筛吸附塔，产生氮。分子筛吸附塔还采用塔的两种工艺，包括增加压力吸附、减少压力和反风再生。具体吸附过程为:氧分子小于氮，氧扩散速度比氮快数百倍，分子筛在一分钟内吸收速度快90 %。氮的吸附能力现在只有5 %，所以大部分分子筛吸氧，其馀大部分是氮。吸附时间控制在1分钟内，氧气和氮气可以分离。吸收塔a被吸收后，另一分子筛的吸收塔b立即发生变化，释放塔a的压力，用氮气进行逆风。这是为了把吸氧吹进分子筛，等待下一次吸附。两塔由控制系统自动切换，可设置不同氮纯度水平的不同吸附小时。氮的纯度通常与产量成反比。可以根据需要设置输出和清除。正常过程中，第二干燥塔再生需要部分干燥空气，因此氮产量减少，氮产量减少。此外，压力式干式放电直接放电，不能使用，造成能量损失。
2、深冷法工艺流程的对比
低温过程可根据情况分为不同的方法。根据膨胀气体的流动方向，可分为直接膨胀过程和反向膨胀过程。根据低温氮气生产设备的不同，可以分为单柱氮和一等氮、工业氮和单柱氮，以及工业氮和钢铁。在实际生产中，人们往往把膨胀气体流动的方向与氮生产设备相结合，以满足各种要求。(1)塔式冷凝器正流量膨胀过程，结合塔式冷凝器正流量膨胀特性。
过程中提取工艺简单，投资低，操作维护简单，但氮提取率低，能耗高。(2)这种单塔和单冷凝器回流膨胀过程结合了单塔和单冷凝器的膨胀特性与回流。过程中提取工艺简单，投资低，操作维护简单，但提取率低，能耗高，现有条件下产生的氮比以前少。(3)双塔单塔直接扩能技术结合了双塔单塔冷凝器的特性和直接扩能。整个过程中，设备投资低，操作维护简单，氮提取率高，能耗低，但操作过程较为复杂。如果用户对氮提取率和能耗有特殊要求，这一过程是一个很好的选择。(4)这种双塔单塔扩流工艺结合了双塔单塔冷凝器的特性和扩流特性。整个过程中，设备投资低，操作维护简单，氮回收率高，但不像单个双塔冷凝器那样高，能耗低，但过程更加复杂。(5)双塔冷凝器正流量扩展过程是双塔冷凝器特性与正流量扩展相结合的。该工艺具有氮提取率高、能耗低的特点，但设备投资较大，操作、维护、工艺过程十分复杂。(6)双塔双冷凝器的扩流工艺结合了双塔双冷凝器的扩流特性。虽然这一过程中的氮提取率很高，但不如双层前端电容器的膨胀过程，能耗低。简而言之，设备投资庞大，操作、维护和生产过程复杂。
3、深冷制氮空分富氧空气的回收利用
3.1富氧空气部分回收方案
在产生深层氮气的过程中，在分离空气的同时，形成了富氧空气的两个部分，未再生的富氧空气与再生部分分离，回收利用。膨胀机排出的富氧空气的压力一般为0.015 MPa。收集部分富含氧气的空气，压力必然会改变。例如，压力增加会影响低温氮气形成设备的工作状态。随着压力的减小，再生气体的体积减少，容易出现电加热设备的燃烧问题。
3.2富氧空气全部回收方案
如上所述，两部分富氧空气混合后，其温度通常保持在10-60 C。由于温度波动范围广，富氧空气的完全还原计划对回收装置提出了更高的性能要求，所以混合富氧空气的温度必须降低，这样压缩机才能承受富氧空气的温度影响。在所有回收系统中，原蓄热式天然气流量调节阀和蓄热式天然气流量调节阀仍用于控制低温制氮设备的压力。基于富氧空气部分回收计划，最初用于再生的富氧空气在流量控制阀再生后进入系统，与剩余的富氧空气混合，进入冷却器冷却，然后由气体收集包收集，产生压力，并运送到用户侧。
3.3深冷制氮富氧空气回收利用效益评估
从低温氮生产的角度，以富氧空气部分回收计划为例，评价回收利用的效益。处理污水时
回收富氧空气时，氧空气中的氧含量约为空气的1.7倍。在生化曝气过程中使用富氧空气提供氧气，可以减少空气需求，减少风扇数量或劳动密度。
结束语
本文针对受影响单位根据氮生产和富氧空气用户的需要正确选择，提出了低温氮氧富氧空气回收的两个方案。总结循环富氧空气在深冷制氮中的理论经验，促进深冷制氮产业的可持续发展。
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