空分制氮

  空分制氮系统，下游用氮量增加后，污氮气氧含量为何会降低

当空分制氮系统下游用氮量增加时，系统会提高氮气的生产速率，从而可能导致分离氧和氮的效率降低，使得氮气中的氧含量相对减少。
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1. 系统运行机理与污氮气特性
在空分制氮系统中（以深冷空分和PSA制氮为例）：
污氮气来源：主精馏塔或吸附塔分离后未完全利用的富氧残留气体。
典型氧含量：深冷空分污氮氧含量约0.5%-2%，PSA系统污氮氧含量可达5%-15%7814。
2. 用氮量增加对系统的直接影响
(1) 精馏塔回流比调整
现象：下游氮气需求增加 → 主塔上升气量增大 → 回流液量相对减少。
机理：
回流液减少导致上塔精馏段气相中氧组分更充分分离。
氧分子更多进入液氧产品，污氮气中氧残留降低。
公式支持：氧提取率η=(O₂产品量)/(原料空气中O₂总量)↑，对应污氮氧含量Y=1-η914。
(2) PSA吸附周期变化
动态响应：
用氮量增加 → 吸附塔切换频率加快（如从300秒/次→200秒/次）。
碳分子筛对氧的吸附处于更高效阶段，穿透曲线前移。
数据示例：吸附时间缩短20%可使污氮氧含量从12%降至8%512。
(3) 系统压力平衡重构
压力梯度变化：
氮气采出量增大 → 上塔压力下降（如从0.55MPa→0.48MPa）。
低压环境有利于氧-氮相对挥发度α增大（α=1.5→1.6），提升分离效率1415。
3. 控制系统的动态补偿机制
(1) 自动调节回路响应
氧分析仪检测到产品氮纯度下降 → PID控制器调整：
增加膨胀空气量（深冷系统）或提高吸附压力（PSA系统）。
典型调节幅度：空压机转速提升5%-10%，污氮氧含量降低1-3个百分点1314。
2) 物料平衡再分配
氮气产量Q_N2↑ → 污氮气量Q_waste↓（总加工空气量Q_air恒定）。
根据物料守恒：Q_air×21%=Q_N2×(1-P_N2)+Q_waste×P_waste。
当Q_N2↑且P_N2维持不变时，P_waste必然下降914。
4. 异常情况排除
需注意以下情况可能打破上述规律：
设备超负荷：当用氮量超过设计值115%时，可能出现污氮氧含量反常升高。
吸附剂失效：PSA系统分子筛吸附容量低于80%时，污氮氧含量可能异常波动513。
仪表偏差：氧分析仪故障会导致虚假数据，需定期校验（建议每季度校准一次）14。
操作建议：当污氮氧含量持续低于0.8%时，应检查是否出现氩馏分异常，避免影响氩系统运行68]。

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tntixxclps 发表于 2025-2-11 17:43
当空分制氮系统下游用氮量增加时，系统会提高氮气的生产速率，从而可能导致分离氧和氮的效率降低，使得氮气 ...

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