b. Sơ đồ công nghệ
6.4.3.2. Nguyên lý và sơ đồ công nghệ a Nguyên lý quá trình
a. Nguyên lý quá trình
Sơ đồ nguyên lý chung quá trình sản xuất ni-tơ bằng phƣơng pháp hấp phụ phối hợp với kỹ thuật siêu lạnh đƣợc trình bày trong hình H-3.19 của giáo trình này. Theo sơ đồ này, không khí sau khi đƣợc nén tới áp suất thích hợp và làm mát đƣợc đƣa tới thiết bị hấp phụ kiểu tái sinh bằng khí trơ (hay còn gọi là màng lọc phân tử). Tại thiết bị này khí CO2 và hơi ẩm đƣợc giữ lại bởi lớp đệm hấp phụ chọn lọc. Hỗn hợp khí chứa ni-tơ và ô-xy sau đó đƣợc làm lạnh rồi đƣa tới tháp siêu lạnh để tách ô-xy ra khỏi ni-tơ.
b. Sơ đồ công nghệ
Sơ đồ công nghệ quá trình sản xuất ni-tơ có sử dụng công nghệ hấp phụ đƣợc mô tả trong hình H-6.15. Theo sơ đồ công nghệ này, không khí đƣợc nén tới áp suất thích hợp (khoảng 7-14Kg/cm2) đƣợc làm mát, tách các hạt rắn lơ lửng rồi sau đó đƣợc đƣa tới cột hấp phụ. Sơ đồ hấp phụ đƣợc áp dụng cho quá trình này là sơ đồ hấp phụ sử dụng khí trơ để tái sinh (sơ đồ hấp phụ cơ bản thứ hai). Lớp đệm hấp phụ đƣợc thiết kế để chỉ hấp phụ chọn lọc khí CO2
và hơi ẩm chứa trong không khí nén. Hỗn hợp khí sau khi ra khỏi cột hấp phụ chứa chủ yếu là ni-tơ và ô-xy. Để tạo thuận lợi cho quá trình phân tách và tiết
kiệm năng lƣợng, trƣớc khi đƣa vào tháp siêu lạnh, hỗn hợp khí đƣợc đƣa qua các thiết bị trao đổi nhiệt tận dụng dòng đi ra từ tháp siêu lạnh có nhiệt độ thấp. Để hệ thống hoạt động liên tục, thông thƣờng có ít nhất hai cột hấp thụ hoạt động luân phiên nhau (một cột hoạt động và một cột đang tái sinh). Khi lớp đệm hấp phụ bão hoà thì tiến hành tái sinh lớp đệm. Khí giàu ô-xy (một sản phẩm của tháp phân tách siêu lạnh) sẽ đƣợc trích một phần để tái sinh lớp đệm. Tuy nhiên, khí này có nhiệt rất thấp, vì vậy, ngƣời ta gia nhiệt bằng hơi trƣớc khi đƣa vào cột hấp phụ tái sinh.
Hình H-6.15 –Sơ đồ công nghệ sản xuất ni-tơ trong chế biến dầu khí sử dụng cột hấp phụ phân tử
6.4.3.3. Thiết bị
Thiết bị hấp phụ phân tử trong hệ thống sản xuất ni-tơ cũng rất đơn giản, gồm hai cột hấp phụ bố trí theo sơ đồ hấp phụ sử dụng khí trơ để tái sinh. Ngoài hai cột hấp phụ, hệ thống còn có thiết bị gia nhiệt, hệ thống van và điều khiển để đảm bảo chuyển dòng khí khi các cột hấp phụ thay đổi chế độ hoạt động từ hấp phụ sang nhả hấp phụ hoặc ngƣợc lại.