深冷制氮機

深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法，已有近幾十年的歷史。它是以空氣為原料，經過壓縮、淨化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點不同，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。

工藝

深冷制氮不僅可以生產氮氣而且可以生產液氮，滿足需要液氮的工藝要求，並且可在液氮貯槽內貯存，當出現氮氣間斷負荷或空分設備小修時，貯槽內的液氮進入汽化器被加熱後，送入產品氮氣管道滿意工藝裝置對氮氣的需求。深冷制氮的運轉周期（指兩次大加溫之間的間隔期）一般為1年以上，因此，深冷制氮一般不考慮備用。而變壓吸附制氮只能生產氮氣，無備用手段，單套設備不能保證連續長周期運行。

純度

深冷制氮可製取純度≧99.999%的氮氣。氮氣純度受到(de dan qi _dan qi chun du shou dao)氮氣負荷、塔板數量、塔板效率和液空中氧純度等的限制，調節範圍很小。因此，對於一套深冷制氮設備其產品純度基本是一定的，不便調節。變壓吸附制氮製取的氮氣純度一般在95%-99.9%範圍內，假如需要更高純度的氮氣需增加氮氣淨化設備。氮氣純度只受產品氮氣負荷的影響，在其他條件不變情況下，氮氣排出量越大，氮氣的純度就越低；反之則越高。因此，對於一套變壓吸附制氮設備只要負荷答應其產品純度可以在90-99.9%之間任意調節。

用深冷法制氧的設備具有以下特點：

1)低溫換熱器、精餾塔等低溫容器及管道置於保冷箱內，並充填有熱導率低的絕熱材料，防止從周圍傳入熱量，減少冷損，否則設備無法運行；

2)用於製造低溫設備的材料，要求在低溫下有足夠的強度和韌性，以及有良好的焊接、加工性能。常用鋁合金、銅合金、不鏽鋼等材料；

3)空氣中高沸點的雜質，例如水分、二氧化碳等，應在常溫時預先清除。否則會堵塞設備內的通道，使裝置無法工作；

4)空氣中的乙炔和碳氫化合物進入空分塔內，積聚到一定程度，會影響安全運行，甚至發生爆炸事故。因此，必須設定淨化設備將其清除；

5)貯存低溫液體的密閉容器，當外界有熱量傳入時，會有部分低溫液體吸熱而氣化，壓力會自動升高。為防止超壓，必須設定可靠的安全裝置；

6)低溫液體漏入基礎，會將基礎凍裂，設備傾斜。因此必須保證設備、管道和閥門的密封性，要考慮熱脹冷縮可能產生的應力和變形；

7)被液氧浸漬過的木材、焦炭等多孔有機物質，當接觸火源或給以一定的衝擊力時，會發生激烈的燃爆。因此，冷箱內不允許有多孔性的有機物質。對液氧的排放，應預先考慮有專門的液氧排放管路和容器，不能走地溝；

8)低溫液體長期衝擊碳素鋼板，會使鋼板脆裂。因此，排放低溫液體的管道及排放槽不能採用碳素鋼製品； 　9)氮氣、氬氣是窒息性氣體，其液體排放管應引至室外。氣體排放管應有一定的排放高度，排放口不能朝向平台樓梯；

10)氧氣是強烈的助燃劑，其排放管不能直接排在不通風的廠房內。

深冷制氮機裝置包含的主要設備

1、空氣過濾

器 為減少空氣壓縮機內部機械運動表面的磨損， 保證空氣品質， 空氣在進入空氣壓縮機之前，必須先經過空氣過濾器以清除其中所含的灰塵和其他雜質。目前空氣壓縮機進氣多採用粗效過濾器或中效過濾器。

2、空氣壓縮機

按工作原理，空氣壓縮機可分為容積式和速度式兩大類。目前空氣壓縮機多採用往復活塞式空氣壓縮機、離心式空氣壓縮機和螺桿式空氣壓縮機。

3、空氣冷卻器

是用來降低進入空氣乾燥淨化器和空分塔前壓縮空氣的溫度，避免進塔溫度大幅度波動,並可析出壓縮空氣中的大部分水分。通常採用氮水冷卻器（由水冷卻塔和空氣冷卻塔組成：水冷塔是用空分塔內出來的廢氣冷卻循環水，空冷塔是用水冷塔出來的循環水冷卻空氣）、氟里昂空冷器。

4、空氣乾燥淨化器

壓縮空氣經空氣冷卻器後仍含有一定的水分、二氧化碳、乙炔和其他碳氫化合物。被冷凍的水分和二氧化碳沉積在空分塔內會堵塞通道、管道和閥門，乙炔積聚在液氧內有爆炸的危險，灰塵會磨損運轉機械。為了保證空分裝置的長期安全運行，必須設定專門的淨化設備，清除這些雜質。空氣淨化的最常用方法是吸附法和凍結法。目前國內在中小型制氮機裝置中廣泛採用分子篩吸附法。

5、空分塔

空分塔內主要包括有主換熱器、液化器、精餾塔、冷凝蒸發器等。主換熱器、冷凝蒸發器和液化器為板翹式換熱器是一種全鋁金屬結構新型組合式間壁式換熱器，平均溫差很小，換熱效率高達98-99%。精餾塔為空氣分離的設備，塔設備的類型按內件劃分，設定篩孔板的稱篩板塔，設定泡罩板的稱泡罩塔，堆放填料的稱填料塔。篩孔板結構簡單、便於製造、塔板效率高，因此在空分精餾塔中被廣泛使用。填料塔主要用於直徑小於0.8m，高度不大於7m的精餾塔。泡罩塔由於結構複雜、製造困難現已很少使用。

6、透平膨脹機

是制氮機裝置用來產生冷量的旋轉式葉片機械，是一種用於低溫條件下的氣體透平。透平膨脹機按氣體在葉輪中的流向分為軸流式、向心徑流式和向心徑軸流式；按氣體在葉輪中是否繼續膨脹又分為反擊式和衝擊式，繼續膨脹為反擊式，不繼續膨脹為衝擊式。空分設備中廣泛採用單級向心徑軸流反擊式透平膨脹機。 深冷空分制氮機設備複雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，產氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm3/h以下的設備，相同規格的PSA裝置的投資規模要比深冷空分裝置低20%～50%。深冷制氮機裝置宜於大規模工業制氮，而中、小規模製氮就顯得不經濟。