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变压吸附制氮设备在橡胶轮胎行业的应用
时间:2005-07-02
温州瑞气空分设备有限公司于1979年开始从事变压吸附制氮设备的开发、制造及应用研究，20多年以来，已成为国内常温空分领域规模最大的设备制造商。产品遍布石油、化工、电子、磁材、玻璃、金属热处理、冶金、食品保鲜、医药、化肥、塑料、轮胎、煤炭、海运、航天等行业，至今已推广1000多套变压吸附装置和500多套其它装置。瑞气空分设备有限公司是专业从事气体分离技术和提纯技术研究、开发及应用的企业。其主导产品有常温空分制氮，常温空分制氧，气体纯化等设备。
2000年，瑞气研制成功变压吸附制氮RV－L新型专利流程，并通过浙江省科委鉴定。该流程摒弃了业界普遍使用的上下等势均压，采用等势均压与不等势均压相结合的方式，即上部为等势均压而中下部为交叉不等势均压。如图所示：它完全结合流程及分子筛的优势，能将氮气回收率提高9.5～45%，产品氮气的纯度越高其效果越明显。当氮气纯度为97%时，其氮气回收率可提高9.5%以上，而氮气纯度为99.999%时，则可提高45%以上，即生产59氮气的空氮比可达到7.1∶1，而以往国内行业水平只能达到10.5∶1。
上世纪八十年代以来，国产变压吸附制氮设备逐步取代了进口PSA及深冷空分制氮的部分市场，瑞气制氮设备的应用领域也有了很大的拓展，特别是在石化、化工、纺织行业的广泛应用。随着国民经济的快速发展，投资较大的项目在全国各地如雨后春笋般涌现，如橡胶、聚脂、纺织项目较为突出。它们一般要求配套设备生产周期短，而且用户因为考虑到资金及市场等不可控因素，往往是分期投资，每一期项目用气量不会很大，故不适合采用深冷制氮方式。此时中小型PSA制氮方式以它的投资成本低、交货期短、设备操作维护简便等优点，成为大部分用户的首选。
现将制氮系统设备在橡胶行业的典型应用作简单介绍：
橡胶轮胎硫化工艺中，以往均采用水蒸汽来给胶囊充压，这大大降低了胶囊的使用寿命，国外一般采用99.99%纯度的氮气注入胶囊，有效提高了胶囊的使用次数。从用气成本和胶囊成本综合考虑，明显优于老的工艺方法。瑞气制氮系统采用如图所示流程，空气压缩机排出的压缩空气经压缩空气净化组件除油、除水、除尘后，进入空气储罐，再由PSA制氮机将氮、氧分离，富氧气体排放，富氮气体存入工艺缓冲罐。在氮气纯化装置中，通过向低纯氮气中加入氨分解产生的氮氢混合气，氮气中的氧气与氨分解气中的氢气在催化剂作用下生成水从而除去氧气，然后送入储罐以备增压。氮气增压机将高纯氮气从0.55MPa升压到3.3MPa，高压氮气经电动调节阀减压至用户所需用气压力，随后进入工艺生产线。如PSA制氮系统发生故障或定期检修，则由备用液氮系统向生产线供气，确保生产供气连续。因为在橡胶轮胎的硫化工艺中，氮气经使用后主要是携带了部分水蒸汽、粉尘，且压力有了明显降低、温度有明显的提高，如将其回收处理后再使用，不仅可以节约大量成本，而且能解决排放污染问题。本系统采用了对废气进行回收处理，它首先将废气通入水冷却器降温，再经净化干燥装置除水、除尘，送入储气罐重新升压后并入主供气管线使用。本系统高纯氮气由PSA制氮加氮气纯化制得，如用户在实际生产过程中因生产任务变化而用气量减少到一半时，PSA制氮机的产氮纯度便可满足工艺要求，此时可以将氨分装置和氮气纯化装置停机，如上图虚线所示将PSA制氮机的产品气直接送入增压机前的低压氮气储罐。这样，可以有效降低使用成本，而且简化操作难度。
为使上述系统操作、控制方便，人机界面更加友好，系统将设备运行参数各阀门动作装态，产品气的流量、露点、压力、纯度以及各检测点的检测信号，经PLC受集处理后送入中央控制室，在触摸屏上直观显示，用户无需到设备运行现场便可对设备状况一目了然，并可查看设备运行记录、变化曲线图及故障记录。
本文只简单介绍PSA制氮机及氮气纯化设备在橡胶行业里的典型应用。目前，很多橡胶轮胎氮气设备用户由于考虑到综合成本，已将氮气的纯度调整为99.99%或以下，我司充分适应用户这一需求变化，将制氮方式调整为PSA一步法完成，无需配置供氢装置。大大降低了设备的操作难度，并提升了自动化程度和安全系数。瑞气公司通过技术、制造、应用水平的不断提高，将为用户提供更加稳定可靠的产品和服务。
