在空分設(shè)備運(yùn)行過程中，分子篩在充壓階段會產(chǎn)生一定量的再生污氮氣，這部分氣體成分以氮氣為主，同時夾帶少量氧氣、水分、二氧化碳以及微量烴類等雜質(zhì)。空分裝置污氮氣能否被回收呢？這是一個在空分裝置運(yùn)行中經(jīng)常被提出的好問題，涉及到能源效率和資源利用。

簡短的答案是：理論上可以回收，但在實際應(yīng)用中面臨諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)，通常選擇放空是更常見和經(jīng)濟(jì)的做法。 不過，在某些特定條件下或隨著技術(shù)進(jìn)步，回收利用的可能性正在被探索。

一、來源與特點

在深冷空分或變壓吸附空分工藝中，分子篩用于去除空氣中的水分和二氧化碳。當(dāng)分子篩再生結(jié)束并進(jìn)入充壓階段時，會有一股含氮量較高但純度不足的氣體被排出，這就是空分裝置污氮氣。這部分的污氮氣，氮氣純度通常在70%～95%之間，濕度較高，并且含有少量的二氧化碳及雜質(zhì)氣體。而且出氣壓力較低，多數(shù)在常壓或者略高于常壓狀態(tài)。

二、常見回收利用方式

根據(jù)不同的工況與需求，空分裝置污氮氣可以有以下幾種利用途徑：

• 作為低純氮氣使用

對氮氣純度要求不高的工藝環(huán)節(jié)，如設(shè)備吹掃、管道置換、防爆惰化等，可直接將污氮氣輸送至用氣點，既降低了生產(chǎn)成本，又減少了浪費。

• 回送至空壓機(jī)吸氣側(cè)

將污氮氣混入空壓機(jī)進(jìn)氣中，可以減少新鮮空氣的用量，從而降低空壓機(jī)能耗，也就是說理論上可以作為工廠儀表風(fēng)的補(bǔ)充氣源。但這要求極高，且風(fēng)險較大（雜質(zhì)可能損壞精密儀表），需要非常嚴(yán)格的控制和分析，避免濕度和氧含量對分子篩及冷箱運(yùn)行造成影響。

• 增壓后回主換熱器：

這是最理想的路徑，相當(dāng)于回收了冷量和氣體本身。但如前所述，波動性和壓縮能耗是巨大障礙。需要極其復(fù)雜的緩沖和壓縮機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性通常是瓶頸。

• 作為燃燒或惰化氣源

在部分鍋爐、加熱爐或化工反應(yīng)裝置中，可利用污氮氣作燃燒助燃?xì)饣蚨杌瘹猓瑴p少空氣引入量，降低氧化風(fēng)險。但也需評估雜質(zhì)的影響。

• 送入水冷塔處理

在個別工廠，污氮氣可引入冷卻塔進(jìn)風(fēng)側(cè)用于吹掃或置換，但要注意水質(zhì)變化及氣體逸散對環(huán)境的影響，這種方式通常作為末端處理手段而非常規(guī)利用途徑。

三、污氮氣回收利用的注意事項

污氮氣的瞬間流量極大且快速衰減，收集相對困難，需要非常大的緩沖容積來平滑流量。而且如果要將回收的氣體送回主換熱器或主塔，通常需要增壓。這種大流量、劇烈波動的氣源對壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行是巨大挑戰(zhàn)，可能導(dǎo)致喘振、效率低下或設(shè)備損壞。最重要的是需要考慮污氮氣中的雜質(zhì)含量，雖然經(jīng)過分子篩再生，但污氮氣中仍含有從分子篩解吸出來的水分、CO2、碳?xì)浠衔锏任⒘侩s質(zhì)。在充壓初期，這些雜質(zhì)濃度可能相對較高。所以在回收利用的時候，需要充分考慮這部分因素。

• 氣體成分與濕度：必要時進(jìn)行除濕或降溫處理，防止對后續(xù)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕或結(jié)冰風(fēng)險。
• 壓力匹配：如需接入高壓系統(tǒng)，應(yīng)增加中間壓縮環(huán)節(jié)。
• 經(jīng)濟(jì)性評估：綜合計算改造成本與節(jié)能收益，確定投資回收周期。
• 安全環(huán)保：控制氧含量與可燃物，避免形成爆炸性混合物，同時滿足環(huán)保排放要求。

綜上所述，空分裝置污氮氣雖然具備回收再利用的可行性，通過合理的技術(shù)方案可以將其轉(zhuǎn)化為低純氮氣、回送至空壓機(jī)、用于助燃或惰化等。但是依舊需要考慮諸多因素，對于絕大多數(shù)空分裝置，考慮到技術(shù)實現(xiàn)的難度、高昂的投資運(yùn)行成本和有限的經(jīng)濟(jì)效益，將分子篩充壓階段放空的污氮氣直接排入大氣是最簡單、可靠和經(jīng)濟(jì)的選擇。當(dāng)然對于有條件的企業(yè)，可以根據(jù)自身生產(chǎn)特點選擇最適合的利用方式，避免單純放空造成資源浪費。