NH3脱水干燥纯化工艺研究

NH3脱水干燥工艺原理:

氨气中水份的脱除主要采用的是选择吸附的原理,选择吸附是利用固体吸附剂对气体中各级分的吸附能力不同,达到分离或纯化气体的目的。一切固体物质表面都有一种不饱和力场，其作用范围相当于分子直径大小。因此对于接触固体物质的表面的气体分子具有一定的吸附作用。只有多孔物质具有很大的内表面积，才有明显的吸附效应。对于氨气中水份的吸附主要采用物理吸附的方式，物理吸附时，吸附剂和吸附质之间同时存在吸附和解吸的作用。在一定的温度下，解吸速度等于吸附速度时，达到吸附平衡。

渗氮氨气干燥机吸附剂的选择

   吸附剂对各种气体和选择吸附能力,主要取决于吸附剂的组成和结构,气体分子的大小和极性,以及吸附的条件(如温度和压力)等.

常用气体分子的大小

气体名称        分子的临界直径(埃)        分子的长度(埃)

氢气H2          2.4                         3.0

氮气N2        3.0~3.64                      4.09

氧气O2        3.4~3.8                         3.8

水蒸汽H2O        2.7~3.1                      3.2

氨气NH3        3.65~3.8        -

分子筛型号        有效孔径(埃)

钾A(3A)        3.0(3.2)

钠A(4A)        4.2(4.8)

钙A(5A)        5.0(5.5)

钠X(13X)        9.0(10.0)

硅胶（细孔）        20以下

活性氧化铝        10~20

由于我们是脱除氨气的水份根据表三及表四我们可知对于采用分子筛吸附采用3A分子筛吸附是合适的,3A分子筛的有效孔径比氨气分子小,不吸附氨气,又比水蒸汽的分子直径大,因此能够吸附氨气的水份。

四、氨气干燥的工艺流程

氨气干燥脱水的工艺流程如图一所示,主要包括干燥塔、管道冷却器、精密氨过滤器、切换阀门、电气控制部分。干燥塔内设有加热装置,并于外筒内设有冷却水盘管,分子筛装于塔内，干燥塔外设保温装置。从图一我们可知,工艺中设有两只干燥塔,当其中一只干燥塔工作时处于常温吸附氨气中的水份,输出干燥的氨气供后级使用，另一只塔处于再生过程,再生过程主要是对再生干燥塔内的吸附剂进行加热,然后利用干燥的纯氮或惰性气体将吸附剂中的水蒸气在高温状态下解吸出来。再生塔床层温度在300~350℃维持4~6小时后,再生干燥塔停止加热,再生干燥氮气或惰性气体不停继续对再生干燥塔进行吹扫,直至室温.处于备用状态,直至两塔切换,两塔切换后,原工作的干燥塔变成再生塔,原再生塔变成工作塔,两塔轮流,以实现连续供气.

五、氨气干燥纯化装置的特点

不产生二次污染气体

再生结束前留有一部分时间，阀门自动切换，再生氮气停止供应，利用干燥的氨气对刚刚再生好的干燥塔进行吹扫置换，将塔内残余的氮气或惰性气体置换出来，以避免塔体处于工作干燥过程中的气体二次污染。

氨气脱水深度及稳定性的保证措施

1)吸附的温度:冷却水盘管在氨气干燥装置中的使用,干燥塔处于工作时,让工作的塔体始终处于低温状态,冷却水的温度越低,工作的塔体吸附剂温度也越低。吸附剂吸附氨气中的水份容量也会相应增加（吸附温度对于吸附量的影响），并且吸附深度也会变好。

吸附温度对于吸附量的影响

2）吸附热的影响：吸附剂处于工作时理论上只吸附氨气中的水份，但在实际产品应用过程中，也吸附部分氨气，这是由于目前国内外吸附剂孔径不能*保证固定一个数值不变，所以无法避免会吸附部分氨气。吸附剂在吸附氨气中水份时吸附剂的床层温度刚开始时会迅速升温，主要是因为在在实际吸附过程中吸附了部分氨气及氨气中的水份产生的两种吸附热的影响，如吸附剂的床层温度不加控制，根据实际设备使用情况，吸附剂的床层温度高能达到100℃以上，随着吸附剂床层温度的上升，吸附剂吸水的能力会慢慢减弱，导致产品气的露点很差。冷却水盘管的应用及工艺的调整解决的吸附热的影响。冷却水盘管在塔体工作时，可以将产生的吸附热带出去，让吸附剂床层始终维持在低温状态，保证良好的吸附效果，另外我们通过整体工艺的调整，也可以辅助性的克服因吸附热的影响而导致产品气的露点不稳定。在实际产品应用过程中我们发现所以塔体工作开始时床层会出现快速的升温，但是若干小时后，塔体的温度就开始下降，我们通过工艺的调整，让干燥塔在吸附水份时床层快速升温时不在工作塔进行，延长再生干燥塔后的氨气吹扫时间，来避开吸附热对塔体内填料工作时的影响。从而保证干燥塔运行稳定性，纯气露点变化会很小。

整个装置采用全不锈钢的材料，以克服氨气的腐蚀影响，并且以此保证因材料不同而引起露点的影响。

干燥纯化装置的防爆措施：加热装置，测温传感器,接线盒采用隔爆的，防爆等级：ExdⅡCT4，所有电缆采用阻燃电缆,以保证整体设备的安全。

干燥纯化装置阀门稳定性干燥纯化装置涉及高温管道处,安装了两只管道冷却器,以保证阀门*稳定工作,,减少了因阀门内泄漏而产生的产品气指标不合格。

渗氮氨气干燥机设计考虑氨气干燥装置内装填量的计算,主要考虑以下几个方面问题:1)原料氨气的含水量.2)吸附过程中吸附热的处理.3)床层工作时产生的温升考虑.4)再生干燥时效果,再生温度控制5)防止二次污染的工艺处量.5)吸附剂吸附氨量的考虑.6)材质考虑