NH3脫水干燥純化工藝研究

NH3脫水干燥工藝原理:

氨氣中水份的脫除主要采用的是選擇吸附的原理,選擇吸附是利用固體吸附劑對氣體中各級分的吸附能力不同,達(dá)到分離或純化氣體的目的。一切固體物質(zhì)表面都有一種不飽和力場，其作用范圍相當(dāng)于分子直徑大小。因此對于接觸固體物質(zhì)的表面的氣體分子具有一定的吸附作用。只有多孔物質(zhì)具有很大的內(nèi)表面積，才有明顯的吸附效應(yīng)。對于氨氣中水份的吸附主要采用物理吸附的方式，物理吸附時，吸附劑和吸附質(zhì)之間同時存在吸附和解吸的作用。在一定的溫度下，解吸速度等于吸附速度時，達(dá)到吸附平衡。

滲氮氨氣干燥機(jī)吸附劑的選擇

   吸附劑對各種氣體和選擇吸附能力,主要取決于吸附劑的組成和結(jié)構(gòu),氣體分子的大小和極性,以及吸附的條件(如溫度和壓力)等.

常用氣體分子的大小

氣體名稱        分子的臨界直徑(埃)        分子的長度(埃)

氫氣H2          2.4                         3.0

氮?dú)?/span>N2        3.0~3.64                      4.09

氧氣O2        3.4~3.8                         3.8

水蒸汽H2O        2.7~3.1                      3.2

氨氣NH3        3.65~3.8        -

分子篩型號        有效孔徑(埃)

鉀A(3A)        3.0(3.2)

鈉A(4A)        4.2(4.8)

鈣A(5A)        5.0(5.5)

鈉X(13X)        9.0(10.0)

硅膠（細(xì)孔）        20以下

活性氧化鋁        10~20

由于我們是脫除氨氣的水份根據(jù)表三及表四我們可知對于采用分子篩吸附采用3A分子篩吸附是合適的,3A分子篩的有效孔徑比氨氣分子小,不吸附氨氣,又比水蒸汽的分子直徑大,因此能夠吸附氨氣的水份。

四、氨氣干燥的工藝流程

氨氣干燥脫水的工藝流程如圖一所示,主要包括干燥塔、管道冷卻器、精密氨過濾器、切換閥門、電氣控制部分。干燥塔內(nèi)設(shè)有加熱裝置,并于外筒內(nèi)設(shè)有冷卻水盤管,分子篩裝于塔內(nèi)，干燥塔外設(shè)保溫裝置。從圖一我們可知,工藝中設(shè)有兩只干燥塔,當(dāng)其中一只干燥塔工作時處于常溫吸附氨氣中的水份,輸出干燥的氨氣供后級使用，另一只塔處于再生過程,再生過程主要是對再生干燥塔內(nèi)的吸附劑進(jìn)行加熱,然后利用干燥的純氮或惰性氣體將吸附劑中的水蒸氣在高溫狀態(tài)下解吸出來。再生塔床層溫度在300~350℃維持4~6小時后,再生干燥塔停止加熱,再生干燥氮?dú)饣蚨栊詺怏w不停繼續(xù)對再生干燥塔進(jìn)行吹掃,直至室溫.處于備用狀態(tài),直至兩塔切換,兩塔切換后,原工作的干燥塔變成再生塔,原再生塔變成工作塔,兩塔輪流,以實(shí)現(xiàn)連續(xù)供氣.

五、氨氣干燥純化裝置的特點(diǎn)

不產(chǎn)生二次污染氣體

再生結(jié)束前留有一部分時間，閥門自動切換，再生氮?dú)馔Ｖ构?yīng)，利用干燥的氨氣對剛剛再生好的干燥塔進(jìn)行吹掃置換，將塔內(nèi)殘余的氮?dú)饣蚨栊詺怏w置換出來，以避免塔體處于工作干燥過程中的氣體二次污染。

氨氣脫水深度及穩(wěn)定性的保證措施

1)吸附的溫度:冷卻水盤管在氨氣干燥裝置中的使用,干燥塔處于工作時,讓工作的塔體始終處于低溫狀態(tài),冷卻水的溫度越低,工作的塔體吸附劑溫度也越低。吸附劑吸附氨氣中的水份容量也會相應(yīng)增加（吸附溫度對于吸附量的影響），并且吸附深度也會變好。

吸附溫度對于吸附量的影響

2）吸附熱的影響：吸附劑處于工作時理論上只吸附氨氣中的水份，但在實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用過程中，也吸附部分氨氣，這是由于目前國內(nèi)外吸附劑孔徑不能*保證固定一個數(shù)值不變，所以無法避免會吸附部分氨氣。吸附劑在吸附氨氣中水份時吸附劑的床層溫度剛開始時會迅速升溫，主要是因?yàn)樵谠趯?shí)際吸附過程中吸附了部分氨氣及氨氣中的水份產(chǎn)生的兩種吸附熱的影響，如吸附劑的床層溫度不加控制，根據(jù)實(shí)際設(shè)備使用情況，吸附劑的床層溫度高能達(dá)到100℃以上，隨著吸附劑床層溫度的上升，吸附劑吸水的能力會慢慢減弱，導(dǎo)致產(chǎn)品氣的露點(diǎn)很差。冷卻水盤管的應(yīng)用及工藝的調(diào)整解決的吸附熱的影響。冷卻水盤管在塔體工作時，可以將產(chǎn)生的吸附熱帶出去，讓吸附劑床層始終維持在低溫狀態(tài)，保證良好的吸附效果，另外我們通過整體工藝的調(diào)整，也可以輔助性的克服因吸附熱的影響而導(dǎo)致產(chǎn)品氣的露點(diǎn)不穩(wěn)定。在實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用過程中我們發(fā)現(xiàn)所以塔體工作開始時床層會出現(xiàn)快速的升溫，但是若干小時后，塔體的溫度就開始下降，我們通過工藝的調(diào)整，讓干燥塔在吸附水份時床層快速升溫時不在工作塔進(jìn)行，延長再生干燥塔后的氨氣吹掃時間，來避開吸附熱對塔體內(nèi)填料工作時的影響。從而保證干燥塔運(yùn)行穩(wěn)定性，純氣露點(diǎn)變化會很小。

整個裝置采用全不銹鋼的材料，以克服氨氣的腐蝕影響，并且以此保證因材料不同而引起露點(diǎn)的影響。

干燥純化裝置的防爆措施：加熱裝置，測溫傳感器,接線盒采用隔爆的，防爆等級：ExdⅡCT4，所有電纜采用阻燃電纜,以保證整體設(shè)備的安全。

干燥純化裝置閥門穩(wěn)定性干燥純化裝置涉及高溫管道處,安裝了兩只管道冷卻器,以保證閥門*穩(wěn)定工作,,減少了因閥門內(nèi)泄漏而產(chǎn)生的產(chǎn)品氣指標(biāo)不合格。

滲氮氨氣干燥機(jī)設(shè)計考慮氨氣干燥裝置內(nèi)裝填量的計算,主要考慮以下幾個方面問題:1)原料氨氣的含水量.2)吸附過程中吸附熱的處理.3)床層工作時產(chǎn)生的溫升考慮.4)再生干燥時效果,再生溫度控制5)防止二次污染的工藝處量.5)吸附劑吸附氨量的考慮.6)材質(zhì)考慮