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,達到分離或純化氣體的目的。一切固體物質表面都有一種不飽和力場，其作用范圍相當于分子直徑大小。因此對于接觸固體物質的表面的氣體分子具有一定的吸附作用。只有多孔物質具有很大的內表面積，才有明顯的吸附效應。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，達到吸附平衡。

滲氮氨氣干燥機吸附劑的選擇

   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構,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

氮氣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。干燥塔內設有加熱裝置,并于外筒內設有冷卻水盤管,分子篩裝于塔內，干燥塔外設保溫裝置。從圖一我們可知,工藝中設有兩只干燥塔,當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的吸附劑進行加熱,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,再生干燥氮氣或惰性氣體不停繼續對再生干燥塔進行吹掃,直至室溫.處于備用狀態,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,以實現連續供氣.

五、氨氣干燥純化裝置的特點

不產生二次污染氣體

再生結束前留有一部分時間，閥門自動切換，再生氮氣停止供應，利用干燥的氨氣對剛剛再生好的干燥塔進行吹掃置換，將塔內殘余的氮氣或惰性氣體置換出來，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,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，但在實際產品應用過程中，也吸附部分氨氣，這是由于目前國內外吸附劑孔徑不能*保證固定一個數值不變，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，主要是因為在在實際吸附過程中吸附了部分氨氣及氨氣中的水份產生的兩種吸附熱的影響，如吸附劑的床層溫度不加控制，根據實際設備使用情況，吸附劑的床層溫度高能達到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，導致產品氣的露點很差。冷卻水盤管的應用及工藝的調整解決的吸附熱的影響。冷卻水盤管在塔體工作時，可以將產生的吸附熱帶出去，讓吸附劑床層始終維持在低溫狀態，保證良好的吸附效果，另外我們通過整體工藝的調整，也可以輔助性的克服因吸附熱的影響而導致產品氣的露點不穩定。在實際產品應用過程中我們發現所以塔體工作開始時床層會出現快速的升溫，但是若干小時后，塔體的溫度就開始下降，我們通過工藝的調整，讓干燥塔在吸附水份時床層快速升溫時不在工作塔進行，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填料工作時的影響。從而保證干燥塔運行穩定性，純氣露點變化會很小。

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,以保證整體設備的安全。

干燥純化裝置閥門穩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*穩定工作,,減少了因閥門內泄漏而產生的產品氣指標不合格。

滲氮氨氣干燥機設計考慮氨氣干燥裝置內裝填量的計算,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)材質考慮