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贛州中能實業有限公司年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產線技術改造項目(技改為年產4.5萬噸)

發布時間:2022-04-05

安全評價單位名稱

贛州中能實業有限公司

項目名稱:

贛州中能實業有限公司年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產線技術改造項目(技改為年產4.5萬噸)安全條件評價報告

 :

贛州中能實業有限公司成立于201116日,法定代表人為劉甫先,注冊資本陸仟萬元整,位于江西省贛州市信豐縣工業園區星村路公司統一社會信用代碼為91360722566292903G經營范圍為化工產品的技術開發、生產及銷售(不含危險化學品);環保設備的研發、生產;N-甲基吡咯烷酮有機溶劑(危險品除外)的回收加工和再利用;γ-丁內酯的生產和銷售;鋰電池的技術研發、生產;電子產品、機械設備的購銷;N-甲基吡咯烷酮合成生產、銷售;貨物及技術進出口(以上經營項目國家法律、法規有專項規定的從其規定)(依法須經批準的項目,經相關部門批準后方可開展經營活動)

2014年,贛州中能實業有限公司建成年產6000噸精制N-甲基吡咯烷酮生產線。2016年,公司建設年產10000t合成N-甲基吡咯烷酮(NMP)、ɑ-吡咯烷酮生產線,其中年產合成N-甲基吡咯烷酮(NMP9000噸,ɑ-吡咯烷酮1000噸。2018年,公司進行了年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮精制擴產項目的建設。目前,公司已形成年產6.5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)、1000噸ɑ-吡咯烷酮的產能,其中ɑ-吡咯烷酮尚未生產。

為了提質增效、降低工業產值能耗指標、安全環保提升等,贛州中能實業有限公司擬對年產5萬噸NMP精制項目進行技改。贛州中能實業有限公司年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產線技術改造項目(技改為年產4.5萬噸)于2022227取得信豐縣行政審批局的備案通知書(項目統一代碼為:2109-360722-07-02-575827,建設地點位于江西省贛州市信豐高新技術產業園區。項目具有信豐縣自然資源局下發的“關于贛州中能實業有限公司年產5萬噸NMP生產線技術改造項目的用地預審與選址意見”(信自然資建字[2022]6)。

項目擬將年產5萬噸NMP回收利用生產線通過技術改造為年產4.5萬噸合成生產線。項目分兩期建設,其中一期為3t/aNMP合成生產線,二期將2t/a的回收再利用NMP生產線調整為1.5t/aNMP合成生產線。項目擬拆除106倉庫擬在公司現有廠區東側新增用地55.54畝。新建106敞開式反應塔樓(106-1車間儲罐組區、106-2氫氣壓縮機區、106-3 NMP合成反應器)、109敞開式反應塔樓(109-1車間儲罐組區、109-2氫氣壓縮機區、109-3 NMP合成反應器)改造原有的103甲胺罐區。新建110丙類生產車間1(預留)、111丙類倉庫(預留)、112丙類生產車間2(預留)、303綜合樓、304門衛、113甲胺罐區以及213-216公用工程房(包括213鍋爐房、214空壓制氮房、冷凍機房、215變配電房、發配電房、216消防泵房)等公用輔助設備設施,停用現有的1YLL-3500MA型燃生物質導熱油鍋爐,新增1臺型號為YQL-240002000Q燃氣導熱油鍋爐,并將現有的1臺型號為YYW-8200Q燃氣導熱油鍋爐作為備用鍋爐。擬購置脫氫反應器、氫氣壓縮機、高壓氣液分離器、計量泵、合成反應器、DCS控制系統、SIS系統、燃氣鍋爐等NMP合成生產、輔助設備。技改項目建成達產后,形成年產4.5萬噸NMP的合成生產能力。

贛州中能實業有限公司年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產線技術改造項目(技改為年產4.5萬噸)(以下簡稱“該項目”)生產過程中涉及的原輔料為1,4-丁二醇、甲胺、氮氣(壓縮的)和天然氣(燃料),中間產品為γ-丁內酯產品為NMP,副產物氫氣、四氫呋喃、正丁醇,生產過程中涉及一甲胺溶液,其中甲胺、氮氣、天然氣、氫氣、四氫呋喃、正丁醇和一甲胺溶液屬于危險化學品。經辨識,該項目涉及的甲胺、氫氣和天然氣屬于重點監管的危險化學品,甲胺和一甲胺溶液屬于易制爆危險化學品,γ-丁內酯屬于第三類易制毒化學品,項目106敞開式反應塔樓(106-1車間儲罐組、106-2氫氣壓縮機區、106-3NMP合成反應器)、109敞開式反應塔樓(109-1車間儲罐組、109-2氫氣壓縮機區、109-3NMP合成反應器)的重大危險源等級為四級,項目103甲胺罐區113甲胺罐區甲胺罐區的重大危險源等級為三級。項目生產NMP過程中涉及胺基化反應,胺基化屬于重點監管的危險化工工藝。該項目生產過程中主要的危險有害因素為火災、爆炸、中毒與窒息等。該項目屬于精細化工項目。

根據《中華人民共和國安全生產法》、《危險化學品建設項目安全監督管理辦法》(國家安監總局令第45號、79號修改)、《江西省危險化學品建設項目安全監督管理實施細則(試行)》的要求,新建、改建、擴建項目在可行性研究階段,應當進行安全預評價,以便于工程項目的安全設施與主體工程同時設計、同時施工、同時投入生產和使用,有利于工程項目在安全生產方面符合國家及地方、行業有關安全生產法律、法規和標準、規章規范的要求。

贛州中能實業有限公司委托江西贛安安全生產科學技術咨詢服務中心承擔其年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產線技術改造項目(技改為年產4.5萬噸)的安全預評價工作。江西贛安安全生產科學技術咨詢服務中心于2022222日組成評價小組,評價小組對該公司所提供的項目可行性研究報告、相關資料、文件等進行了審核,并對擬建現場及周邊環境進行了實地勘察、調研和詢問了解。通過對項目的危險及有害因素識別與分析,基本掌握了項目中可能存在的主要危險與危害因素種類,危險、有害程度以及分布情況。在此基礎上運用安全評價方法進行了定性、定量評價,評估了各單元的風險程度。在經過綜合分析后對擬建系統的安全狀態做出評價結論。

評價組根據《安全評價通則》AQ8001-2007和《安全預評價導則》AQ8002-2007、《危險化學品建設項目安全評價細則》(安監總危化[2007]255號)的要求,編寫此安全條件評價報告。

本安全條件評價報告力求內容詳實、數據準確,并根據該項目建設方案的有關內容和類比企業的安全設施、安全管理運行狀況,客觀公正地預測本工程的安全狀況,提出相應的安全對策措施和建議,做出安全條件評價分析結論。本次安全條件評價工作和報告編制,得到相關部門的大力支持,在此表示衷心的感謝!本報告不妥之處,敬請指正。

安全評價項目組長:

李永輝

技術負責人:

 

過程控制負責人:

檀廷斌

評價報告編制人:

李永輝

報告審核人:

 

參與評價工作的安全評價師:

李永輝、謝寒梅、曾華玉、林大建、劉志強

注冊安全工程師:

李永輝

技術專家:

  /

到現場開展安全評價工作的人員名單:

李永輝、劉志強

時間和主要任務:

完成時間:2022325日;

主要任務:安全條件評價報告;

評價報告:

一、評價對象及范圍:

根據該項目安全評價委托書,本次評價的范圍為贛州中能實業有限公司年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產線技術改造項目(技改為年產4.5萬噸)的選址、總圖布置、建構筑物、生產工藝、設備設施及公用工程及輔助設施等。

評價范圍具體包括103甲胺罐區(改建)、106敞開式反應塔樓(106-1車間儲罐組區、106-2氫氣壓縮機區、106-3 NMP合成反應器)、109敞開式反應塔樓(109-1車間儲罐組區、109-2氫氣壓縮機區、109-3 NMP合成反應器)、110丙類生產車間1(預留)、111丙類倉庫(預留)、112丙類生產車間2(預留)、303綜合樓、304門衛、113甲胺罐區、213-216公用工程房(包括213鍋爐房、214空壓制氮房、冷凍機房、215變配電房、發配電房、216消防泵房)、217消防水池、218事故應急池、219初期雨水池、220污水處理區。

該項目廠區前期工程涉及的101精餾車間、102 1,4-丁二醇罐區、104敞開式反應塔樓、105丁類倉庫、107原料成品罐區、108原料裝卸平臺、204配電房1209配電房2205變配電房、206發電機房、207空壓制氮房、208冷凍機房、201-202鍋爐房、203消防(循環)水池2#210消防(循環)水池1#211初期雨水池、212污水處理站、213事故應急池、301辦公樓、門衛等已通過安全設施竣工驗收,不在本次評價范圍內。

該項目部分原料、產品依托廠區原有儲存設施,如102 1,4-丁二醇罐區和107原料成品罐區,本次評價僅對其安全間距、安全設施符合性評價。

本次安全條件評價報告主要針對上述建設項目范圍內安全方面的所涉及到的危險、有害因素進行辨識,采用定性、定量的評價方法進行分析,針對危險、有害因素的辨識和分析提出安全技術對策措施和管理措施,從而得出科學、客觀、公正、公平的評價結果。

本項目廠外危險化學品的運輸不在本評價范圍內,涉及本工程的環境及消防問題則應執行國家的有關規定及相關標準,職業衛生評價由建設單位另行組織,本項目以后變更或新增的部分不適合本評價結果。

本報告僅對有害因素進行簡要辨識與分析,不給予評價。本評價報告具有很強的時效性,本報告通過后因各種原因超過時效,項目周邊環境發生了變化,本報告不承擔相關責任。

二、項目基本情況:

項目名稱:贛州中能實業有限公司年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產線技術改造項目(技改為年產4.5萬噸)

項目地址:江西省贛州市信豐縣工業園區星村路

項目性質:技術改造

投資主體:贛州中能實業有限公司

項目總投資:15000萬元

企業法人代表:劉甫先

設計單位:江西省化學工業設計院

三、工藝流程

1、γ-丁內酯生產工藝

①脫氫反應

14-丁二醇由計量泵送入丁二醇氣化器氣化后,經反應物料加熱器加熱至170℃(導熱油加熱)后進入脫氫反應器中與催化劑(CuT,ZnT 金屬復合物,使用周期為一年)充分混合,在180240℃(導熱油加熱)下經催化劑作用脫氫產生粗產品γ-丁內酯及氫氣混合物。脫氫反應是吸熱反應,為保證床層溫度均勻,反應器殼程采用導熱油加熱。

化學反應方程式為:

 

 
 
14-丁二醇脫氫制備γ-丁內酯過程有可能發生副反應得到微量的四氫呋喃、正丁醇。反應如下:

 

 

②氣液分離

上一步產生的產物通過密封管道輸送進入氣液分離器,氣液分離主要是利用氣體與液體的密度不同,液體與氣體混合一起流動時,液體受到的離心力大于氣體,所以液體有離心分離的傾向,液體附著在分離壁面上由于重力的作用向下匯集到一起,通過氣液分離器底部得到γ-丁內酯粗品,自流入γ-丁內酯粗品儲罐,氫氣則進入循環氫管道。氣液分離的溫度為常溫,壓力為 0.1±0.01Mpa,分離時間約為 5 分鐘。脫氫反應工序完全密封,不產生廢氣。

催化脫氫反應中產生大量的氫氣,反應初期的氫氣用于氫氣循環,多余氫氣通過管道輸送至鍋爐房作為燃料燃燒。循環氫氣的作用是:利用氫氣壓縮機將氫氣在脫氫反應塔內循環流動,一是可以使 1,4-丁二醇汽化得比較充分,二是利用氫氣的還原性使催化劑長期保持一定的活性。 氫出氣管與氫氣總管之間設置氫氣放空管。

③脫輕

通過氣液分離器得到的γ-丁內酯粗品,通過屏蔽泵輸送入脫輕組分塔脫氫組分處理,輕組分通過塔頂采出,自流入廠區污水處理站,治理達標后排放。塔底物料重組分進入下一工序處理。輕組分是指沸點小于γ-丁內酯的組分,脫輕的頂溫為 95-100℃,塔釜溫度 205±5℃,壓力為常壓,熱源為導熱油,脫輕時間約為30分鐘;脫輕主要脫除的組分為水。

脫輕反應工段輸送管道至脫輕組分塔均為全密閉,無廢氣外排。

④脫重

脫輕組分塔塔底的物料通過屏蔽泵輸送至脫重組分塔,在塔頂連續采出合格的γ-丁內酯產品。脫重主要是根據各物質的沸點不同,通過加熱蒸發分離,重組分是指沸點大于γ-丁內酯的組分;脫重的塔頂溫為130-140℃,塔釜溫度160±15℃,壓力為負壓,熱源為導熱油,分離時間30分鐘;脫重主要脫除的組分為1,4-丁二醇。

 

投入原料

反應產物

物料名稱

丁二醇

γ-丁內酯

氫氣

分子質量

90

86

4

投入量(t/a

37172.67

 

 

反應量t/a

37155.24

 

 

生產量t/a

 

35503.90

1651.34

剩余量t/a

17.43

 

 

2N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產工藝

1NMP反應

分別 γ-丁內酯、一甲胺按一定配比(摩爾比 1:1.1通過高壓計量泵送往靜態混合器進行混合,充分混合后進入管式反應器進行胺基化反應,反應溫度為260280℃(導熱油加熱),壓力為6.5MPa(反應壓力由高壓氮壓機補氮維持),充分反應得到 NMP 粗品其粗品成分為:NMP81.786%,一甲胺 2.56%,γ-丁內酯 0.004%,水 15.65%

化學反應方程式:

 

 

投入原料

反應產物

物料名稱

γ-丁內酯

一甲胺

NMP

分子質量

86

31

99

18

投入量(t/a

35500.19

15373.27

 

 

反應量t/a

35500.19

14092.28

 

 

生產量t/a

 

 

45004.21

4588.26

剩余量t/a

0

1280.99

 

 

反應產物由泵輸往進料換熱器換熱后,進入脫甲胺塔。

2)脫胺

將反應過量的一甲胺在 NMP 粗品中清除。通過屏蔽泵將反應所得的NMP 粗品輸送入脫胺塔進行精餾脫除一甲胺。由于一甲胺的沸點較低,所以精餾采用常壓精餾,熱源為導熱油。具體操作如下:

①啟動脫胺塔進料泵,將反應器中物料送至脫胺塔,當脫胺塔底液位處于液位計上 2/3 處時,暫時停止脫胺塔進料泵,同時暫停脫胺塔的進料和各點采出,使之處于全回流狀態,等待精餾塔建立塔內平衡。

②開啟蒸汽調節閥至適當流量,通過再沸器緩慢加熱物料,切勿溫升過快。

③待塔底氣相到達塔頂時,經冷凝器,冷凝液進入一甲胺溶液儲罐。此時為減少NMP的揮發性,脫胺塔精餾出的一甲胺溶液(水吸收),再次進入反應器循環使用。脫胺塔產出的一甲胺溶液進入一甲胺溶液儲罐中,回用于NMP反應,未冷凝氣體排入四級水噴淋吸收處理后進入焚燒處理系統處理,處理后由35m高排氣筒排放。

④此時,塔底物料基本不含一甲胺時,進入脫水除渣精餾工序。

脫胺塔脫胺系統平衡狀態下之工藝條件

區分

壓力

溫度

塔頂

常壓

88

進料

常壓

101

塔底

常壓

103

3)一塔脫水

將脫胺后的 NMP 粗品通過管道泵送入一塔預熱器(熱源為導熱油),預熱后進入一級精餾工序(一塔),本塔為負壓脫水,NMP 粗品經過預熱后進入一塔的中部,通過一塔精餾高效分離,將 NMP 粗品中 95%的水通過塔頂采出,蒸出水冷凝后進入廠區污水處理站處理(產生:蒸餾廢水 W1;未凝氣體為蒸餾廢氣),而 NMP由于沸點較高而積聚在塔底,塔底得到 99%以上的 NMP。具體操作如下:

①啟動一塔進料泵,將NMP原料送至一塔預熱器預熱后進入一塔,當塔底液位處于液位計上2/3處時,暫時關閉脫水塔進料泵。

②加熱前開啟冷卻水循環泵,再開啟調節閥至適當流量,通過再沸器緩慢加熱物料,切勿溫升過快(熱源為導熱油),同時開啟一塔真空泵,使系統處于真空狀態(表壓0.08MPa),真空尾氣經廢氣處理裝置“一級水噴淋吸收+焚燒處理系統”處理后,由 35m 高排氣筒排放。

③待塔底氣相到達塔頂時,經冷凝器冷卻后,進行全回流操作,以盡快建立塔內汽液平衡。

④逐步建立塔內平衡。待各點取樣分析達到設計指標后,啟動脫水塔進料泵,調節各點流量至設計值,保持一塔壓力、加熱溫度、液位的平穩運行。同時將塔頂采出的廢水送至污水處理站。

一塔脫水過程處于密閉環境中,在脫水過程不涉及廢氣的排放,一塔脫水的進出料全部為密閉管道負壓輸送,故在物料輸送過程也不涉及廢氣的外排,一塔脫水階段僅有在真空泵開啟過程會有蒸汽進入冷凝器冷凝處理,未冷凝蒸汽再進入廢氣處理裝置(一級水噴淋吸收+焚燒處理系統)處理,最后由 35m 高排氣筒排放。

一塔脫水系統平衡狀態下之工藝條件

區分

壓力

溫度

塔頂

-0.08MPa

50

進料

常壓

78

塔底

-0.062MPa

104

4)二塔脫水

通過再沸器加熱,NMP 物料進入二級精餾工序(二塔),本塔為減壓蒸餾,通過管道泵將一塔塔底的 NMP 送至二塔的中上部進行精餾進一步脫除少量的水。由于塔內始終保持一定的氣化溫度,水積聚在塔頂,通過二塔采出NMP 的過餾份(NMP 與水的混合物),冷凝后泵至一塔重復使用。二塔塔底得到無水的 NMP。具體操作如下:

①啟動二塔進料泵 ,將一塔塔底物料送至二塔,當二塔塔底液位處于液位計上 2/3 處時,暫時停止二塔進料泵,同時暫停二塔的進料和各點采出,使之處于全回流狀態,等待精餾塔建立塔內平衡。

②開啟蒸汽調節閥至適當流量,通過再沸器緩慢加熱物料,切勿溫升過快,同時開啟二塔真空泵,使系統真空抽至極限(表壓 0.098MPa),真空尾氣經廢氣處理裝置“一級水噴淋吸收+焚燒處理系統”處理后,由 35m 高排氣筒排放。

③待塔底氣相到達塔頂時,經冷凝器冷卻,冷凝液進入二塔集液罐并處 2/3 液位時,啟動回流泵進行全回流操作,以盡快建立塔內汽液平衡。

④調節操作單元,逐步建立塔內平衡。通過取樣檢測,待各點取樣分析達標后,開啟二塔進料泵 ,同時恢復一塔正常運行。調節各點流量至設計值,保持二塔壓力、加熱溫度、液位的平穩運行。

二塔脫水過程處于密閉環境中,在脫水過程不涉及廢氣的排放,二塔脫水的進出料全部為密閉管道負壓輸送,故在物料輸送過程也不涉及廢氣的外排,二塔脫水階段僅有在真空泵開啟過程會有蒸汽進入冷凝器冷凝處理,未冷凝蒸汽再進入廢氣處理裝置(一級水噴淋吸收+焚燒處理系統)處理,最后由 35m 高排氣筒排放。

二塔脫水系統平衡狀態下之工藝條件

區分

壓力

溫度

塔頂

-0.099MPa

85

進料

-0.08MPa

104

塔底

-0.068 MPa

103

5)成品精制

采用減壓高效精餾,NMP 通過管道泵將二塔的無水 NMP 送至成品精制塔, 通過成品精制塔的高效精餾分離,在塔頂采出 99.95%NMP 成品,成品精制塔回收率>99%。具體步驟如下:

①在減壓條件下,啟動成品塔進料泵,將二塔塔底物料經過濾后送至成品

精制塔,當成品塔加熱釜液位處于液位計上 2/3 處時,暫時停止成品塔進料泵,同時暫停精餾塔和二塔進料和各點采出,使之處于全回流狀態,等待成品塔建立塔內平衡。

②開啟塔釜調節閥至適當流量,使物料緩慢升溫至沸騰并保持沸騰狀態。待氣相到達塔頂時,經冷凝器和捕集器冷卻,冷凝液全回流。

③調節操作單元,逐步建立塔內平衡。通過取樣檢測,待各點取樣分析達標后,開啟成品塔進料泵,調節各點流量至設計值,保持成品塔壓力、加熱溫度、 液位的平穩運行。同時恢復脫水塔、精餾塔正常運行。

④采出物料暫存于成品罐中,待液位達液位計 2/3 時,開啟成品泵,將 NMP成品送至 NMP 成品罐中罐裝待售。成品精制過程處于密閉環境中,在精制過程不涉及廢氣的排放,成品精制的進出料全部為密閉管道負壓輸送,故在物料輸送過程也不涉及廢氣的外排,成品精制階段僅有在真空泵開啟過程產品蒸汽進入冷凝器冷凝處理得到產品,未冷凝的蒸汽再進入廢氣處理裝置(一級水噴淋吸收+焚燒處理系統)處理,最后由 35m高排氣筒排放。

成品精制塔系統平衡狀態下之工藝條件

區分

壓力

溫度

塔頂

-0.099MPa

90

進料

0.4MPa

104

塔底

-0.068 MPa

113

6)釜殘液回收

當成品精制塔內的釜底殘液越來越多時,通過管道泵將其送入釜底殘液回收塔進行簡單蒸餾,通過塔頂得到 NMP 粗品,NMP 粗品再回入二塔收集貯罐重復使用。釜殘回收塔塔底得到少量廢渣,回收率在 55%以上。

具體步驟如下:

當成品精制塔的釜底殘液達到一定量時,開啟釜殘泵將釜底殘液送至釜殘回收塔進行粗蒸。

①開啟釜殘泵,將成品精制塔的釜底殘液同時注入釜殘回收塔,直至釜殘回收塔的液位處于液位計的 2/3 處,停止釜殘泵。

②開啟真空泵閥門,使塔內真空度達到工藝要求。

③開啟塔釜調節閥至適當流量,使物料緩慢升溫至沸騰并保持沸騰狀態。釜內物料汽化上升,氣相經塔頂進入冷凝器被冷卻。冷凝液流入前餾份罐或中間餾份罐,當罐內液位達到 2/3 處時,將物料轉到成品精制塔當原料回用。

④釜殘回收塔塔內物料在蒸餾過程中會越來越少,最后產生一些半固體物質(有機物)。該物質為廢渣(產生:釜殘底液 S2)。

釜殘液回收過程處于密閉環境中,在釜殘液回收過程不涉及廢氣的排放,釜殘液回收的進出料全部為密閉管道負壓輸送,故在物料輸送過程也不涉及廢氣的外排,釜殘液回收階段僅有在真空泵開啟過程成品蒸汽進入冷凝器冷凝處理得到產品,未冷凝的蒸汽再進入廢氣處理裝置(一級水噴淋吸收+焚燒處理系統)處理,最后由35m 高排氣筒排放。

8)蒸汽冷凝器:

本項目冷凝器冷凝效率達 99.9%以上。

①冷凝器在設備設計時熱交換面積有足夠的余量,使蒸汽冷凝效果更加突出。

②采用涼水塔降溫方式使冷卻水溫度低于常溫,冷卻水吸熱效果更佳,也就

是說冷凝效果更好。

③采用大流量的水泵,增強冷卻水的流量及流速,提高冷凝效果。

 

1.6-1  生產工藝流程框圖

尾氣處理工藝

脫胺精餾廢氣采用密封管道進行收集輸送至通過四級水噴淋處理,其余精餾廢氣通過一級水噴淋處理(廢氣經過水噴淋降低廢氣濃度和溫度),焚燒爐廢氣直接連接1SNCR+SCR1套布袋除塵器,最后通過煙囪排放。焚燒爐需要天然氣作為助燃氣體,尾氣處理工藝見下圖所示。

 

 

制氮工藝

制氮機工作原理:

變壓吸附空分制氮(簡稱P.S.A制氮) 是一種先進的氣體分離技術,以優質高效制氮碳分子篩為吸附劑,采用常溫下變壓吸附原理(PSA)分離空氣制取高純度99.995%的氮氣,即“高壓吸氧制氮,常壓解析氧氣”的原理。

氧、氮兩種氣體分子在碳分子篩表面上的擴散速率不同,直徑較小的氣體分子(O2)擴散速率較快,較多的進入高效制氮碳分子篩微孔,直徑較大的氣體分子(N2)擴散速率較慢,進入高效制氮碳分子篩微孔較少。利用高效制氮碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異,導致短時間內氧氣在吸附相富集,氮氣在氣體相富集,如此氧氮分離,在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。

一段時間后,碳分子篩對氮氣的吸附達到平衡,根據高效制氮碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性,降低壓力使高效制氮碳分子篩解除對氧氣的吸附,這一過程為再生。根據再生壓力的不同,可分為真空再生和常壓再生。常壓再生利于碳分子篩的徹底再生,易于獲得高純度氣體。

變壓吸附制氮機(簡稱PSA制氮機)是按變壓吸附技術設計、制造的氮氣發生設備。通常使用兩吸附塔并聯,由全自動控制系統按特定可編程序嚴格控制時序,交替進行加壓吸附和解壓再生,完成氮氧分離,獲得所需高純度氮氣。

三、評價結論

贛州中能實業有限公司年產5萬噸N-甲基吡咯烷酮(NMP)生產線技術改造項目(技改為年產4.5萬噸)在以后的初步設計、施工圖設計和建設施工、安裝調試及生產運行中,如能嚴格執行國家有關安全生產法律、法規和有關標準、規范,認真落實該項目可行性研究報告提出的安全措施,并合理采納本報告中安全對策、措施及建議,真正做到安全設施與主體工程同時設計、同時施工、同時投入生產和使用的“三同時”,工程潛在的危險、有害因素可得到有效控制,風險在有效控制和可接受范圍內。項目的安全有一定保障。項目符合國家有關法律、法規、規章、規范、標準的相關要求,項目可以滿足安全生產條件。

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