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粉末冶金生产使用氮气的经济性的分析

        一 、前言 

        自从粉末冶金产品在问世以来,其市场增长迅猛,越来越多的领域在不断扩大应用。随着应用市场的突飞猛进,我国的粉末冶金生产也在连年扩张。 

        追求增质是企业永恒的主题,不进则退更是企业生存的不争法则,因此,粉末冶金经营、管理、技术人员继续在生产成本控制的各个环节不懈努力。本文仅就粉末冶金生产如何经济性地使用氮气作一些浅析,希望能为成本控制起到一定的参考作用。

        二、 可谋求用氮气代替氨分解气,而且应通过革新氮气的提纯工艺来降低气氮制备费用 

        氨分解气体与新提纯工艺制备的高纯气氮之经济性比较 

        氮气是粉末冶金生产中必不可少的保护气体,各个工厂由于产品工艺不同,对氮气纯度的要求也不尽一样,但大多数的工厂要求氮气的纯度稳定控制在99.99%以上,并且需要一定量的还原性气体,因为氨分解设备同时可以产生氢气(还原性气)及氮气(保护气),并且氨分解设备一次购买价格便宜,许多工厂选择了使用氨分解设备。 

        现在随着工业技术的进步,利用PSA工艺(一种物理吸附方法)从空气中制取的氮气,再通过甲醇裂解产生氢气,利用氢气通过化学反应将氮气纯化,从而获得高纯氮气加还原性气氛逐渐成为成熟而廉价的制取氮气及还原性气氛的新型技术。 

        这里我们可提供更为经济的方法来获得高纯氮气及还原性气氛,即先利用PSA制氮机制得99~99.9%的氮气,再用甲醇裂解产生的氢气将氮气提纯到99.999%以上,这样制取的氮气纯度高,并且还原性气氛的比例是可以调整的,经过实践证明完全可以满足生产粉末冶金产品的要求。 

       以下就使用氨分解设备与新型提纯工艺制取氮气及还原性气氛的费用作一下分析对比:

      以产气量为10Nm³/hr制氮机年运行300日,每日运行20小时为例:

1 、新型氮气设备

设备价格约:9万元

电      耗:8.5KW

甲 醇耗 量:0.6Kg/hr

电      费:0.9元/度

甲      醇:2.8元/Kg

产1Nm³高纯氮气的费用为:(8.5×0.9+0.6×2.8)÷10=0.933元/Nm³

用制氮机制氮每日费用:0.933×10×20=186.6元/日

2 、传统的氨分解设备(产气量:10Nm³/hr)

设备价格约:3万元

电      耗:20KW

液氨 耗 量:3.5Kg/hr

电      费:0.9元/度

液氨 价格:4元/Kg

产1Nm³混合气的费用为:(20×0.9+3.5×4)÷10=3.2元/Nm³

用氨分解设备每日费用:3.2×10×20=640元/日

两者费用相减:640-186.6=453.4元/日

一年可以节省费用:907×300=136020元

(虽然两者设备价格相差6万元,但一年的实际运营成本的却可以足足节省了13万元)

        三 、可谋求用革新氮气的提纯工艺来降低气氮制备费用

        在粉末冶金行业传统工艺中还有一种是制氮机与氨分解配套使用,由制氮机提供保护气氛,由氨分解设备提供还原性气氛。现在还是由制氮机与新型氮气纯化设备配合使用,由制氮机提供保护气氛,新型氮气纯化设备由甲醇裂解制氢、脱氧、脱水三部分组成,可提供高纯氮气加还原性气。

以下就使用这两种设备制取氮气及还原性气氛的费用作一下分析对比:

我们仍以产气量为30Nm³/hr制氮机年运行300日,每日运行20小时为例:

1 新型氮气设备:(氮气30Nm³/hr,还原性气氛5Nm³/hr)

设备价格约:16万元

电      耗:23KW

甲 醇耗 量:2.38Kg/hr

电      费:0.9元/度

甲      醇:2.8元/Kg

产1Nm³高纯氮气的费用为:(23×0.9+2.38×2.8)÷30=0.912元/Nm³

用制氮机制氮每日费用:0.912×30×20=547元/日

2 、制氮机加氨分解设备(氮气30Nm³/hr,还原性气氛5Nm³/hr) 

 设备价格约:16万元(这个价格需要准确)

电      耗:28KW

液氨 耗 量:2.53Kg/hr

电      费:0.9元/度

液氨 价格:4元/Kg

产1Nm³混合气的费用为:(28×0.9+2.53×4)÷30=1.18元/Nm³

用传统的制氮机加氨分解设备每日费用:1.18×30×20=708元/日

两者费用相减:708-547=161元/日

一年可以节省费用:161×300=48300元

        四 、结论

        由以上分析可以看出虽然氨分解设备一次性购买费用低一些,但是使用高纯气氮比用氨分解设备节省的费用在5~6个月之内可收回购买制氮机的投资,所以单纯使用氨分解设备是运行成本最高的。

        使用制氮机加氨分解设备虽然比单纯氨分解设备运行费用要低,但是使用新型制氮机加纯化设备的费用会使运行成本进一步降低,并且甲醇裂解的温度低设备的使用寿命也更长,只要有电和甲醇即可随时方便地得到高纯氮气及还原性气氛,而且甲醇比较容易购买、储存和运输,不像液氨那样要有专门的容器储存,同时如果液氨要泄露危险性较大,使用甲醇更加安全。 

        对许多生产粉末冶金产品工厂而言,气体已经成为占有一定比例的消耗品,在考虑如何降低生产成本时,研究如何节约用气量,如何节约每立方气的费用应当是其中的一个切入点。 

        通过上述浅析,我们提出了新型提纯工艺制备氮气代替传统的氨分解气体的方案,我们相信,通过越来越多人员的参与,会提出更多的有关经济性使用气体的方案,从而使粉末冶金产品的生产成本在此方面谋求降低时起到一定的推动作用,为生产粉末冶金产品的工厂拓展盈利空间做出应有的贡献。

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