Nitrogen: Hvad er det, og hvor anvendes det?
21 april, 2022
Nitrogen er alt omkring os. Det er den største komponent i den luft, vi indånder, men vi bruger den ikke. I denne artikel ser vi på nogle af de mange ting, den kan bruges til.
Generering af nitrogen med tryksvingningsadsorption (PSA)-teknologi
Gas generation Membranbaseret nitrogengenerator Technologies Wiki om trykluft Nitrogen PSA (Pressure Swing Adsorption) PSA-nitrogen Grundlæggende teori
At kunne skabe din egen nitrogen betyder, at du har fuld kontrol over din N2-forsyning. Det kan være en fordel for mange virksomheder, der har brug for kvælstof dagligt. Hvad betyder det for din virksomhed? Når nitrogen genereres internt, behøver du ikke at være afhængig af tredjeparter for forsyningen, hvilket eliminerer behovet for forarbejdning, genopfyldning og leveringsomkostninger. En måde at generere nitrogen på er ved hjælp af tryksvingningsadsorption.
Hvordan fungerer tryksvingsadsorptionsteknologien?
Når du producerer din egen nitrogen, er det vigtigt at kende og forstå det renhedsniveau, du ønsker at opnå. Nogle anvendelser kræver lave renhedsniveauer (mellem 90 og 99%), f.eks. dækoppumpning og brandforebyggelse, mens andre, f.eks. anvendelser i fødevare- og drikkevareindustrien eller plaststøbning, kræver høje niveauer (fra 97 til 99,999%). I disse tilfælde er PSA-teknologien den ideelle og nemmeste vej at gå. I bund og grund fungerer en nitrogengenerator ved at adskille nitrogenmolekyler fra iltmolekylerne i trykluften. Pressure Swing Adsorption gør dette ved at indfange ilt fra trykluftstrømmen ved hjælp af adsorption. Adsorption finder sted, når molekyler binder sig til et adsorbent, i dette tilfælde binder iltmolekylerne sig til en kulstofmolekylesigte (CMS). Dette sker i to separate trykbeholdere, der hver er fyldt med en CMS, der skifter mellem separationsprocessen og regenereringsprocessen. Lad os i første omgang kalde dem tårn A og tårn B. Til at starte med kommer der ren og tør trykluft ind i tårn A, og da iltmolekyler er mindre end nitrogenmolekyler, vil de trænge ind i kulsiens porer. Nitrogenmolekyler kan derimod ikke passe ind i porerne, så de vil omgå kulstofmolekylesien. Som følge heraf ender du med kvælstof af den ønskede renhed. Denne fase kaldes adsorptions- eller separationsfasen. Men det stopper ikke her. Det meste af den nitrogen, der produceres i tårn A, forlader systemet (klar til direkte brug eller opbevaring), mens en lille del af den genererede nitrogen flyder ind i tårn B i den modsatte retning (fra top til bund).
Dette flow er nødvendigt for at skubbe den ilt ud, der blev opfanget i den forrige adsorptionsfase i tårn B. Når trykket i tårn B udløses, mister kulstofmolekylesierne deres evne til at holde på iltmolekylerne. De vil løsne sig fra sierne og blive båret væk gennem udstødningen af den lille nitrogenstrøm, der kommer fra tårn A. Ved at gøre dette gør systemet plads til, at nye iltmolekyler kan sætte sig fast på sierne i en næste adsorptionsfase. Vi kalder denne proces for "rengøring" af en iltmættet tårnregenerering.
Hvad er gasgenering ved tryksvingningsadsorption?
PSA står for Pressure Swing Adsorption. Det er en teknologi, der kan bruges til at generere nitrogen eller ilt til professionelle formål.
Først er tank A i adsorptionsfasen, mens tank B regenererer. I andet trin udligner begge beholdere trykket for at forberede skift. Efter omskiftningen begynder tank A at regenerere, mens tank B genererer nitrogen.
På dette tidspunkt udlignes trykket i begge tårne, og de skifter faser fra adsorberende til regenererende og omvendt. CMS i tårn A bliver mættet, mens tårn B på grund af trykaflastningen kan genstarte adsorptionsprocessen. Denne proces kaldes også 'svingning af tryk' , hvilket betyder, at den gør det muligt for visse gasser at blive opfanget ved højere tryk og frigivet ved lavere tryk. PSA-systemet med to tårne muliggør kontinuerlig nitrogenproduktion på et ønsket renhedsniveau.
Nitrogenrenhed og krav til indsugningsluften
Det er vigtigt at forstå det renhedsniveau, der kræves til hver applikation, for målrettet at generere din egen nitrogen. Der er dog nogle generelle krav til indsugningsluften. Trykluften skal være ren og tør, før den føres ind i nitrogengeneratoren, da det har en positiv indvirkning på nitrogenkvaliteten og også forhindrer, at CMS beskadiges af fugt. Endvidere skal indløbstemperaturen og trykket styres mellem 10 og 25 grader C, mens trykket holdes mellem 4 og 13 bar. For at behandle luften korrekt bør der være en tørrer mellem kompressoren og generatoren. Hvis indsugningsluften genereres af en oliesmurt kompressor, skal du også installere et oliekoalescens- og kulfilter for at fjerne eventuelle urenheder, før trykluften når frem til nitrogengeneratoren. Der er monteret tryk-, temperatur- og trykdugpunktssensorer i de fleste generatorer som en fejlsikring, der forhindrer forurenet luft i at trænge ind i PSA-systemet og beskadige dets komponenter.
En typisk installation: Luftkompressor, tørrer, filtre, luftbeholder, nitrogengenerator, nitrogenbeholder. Nitrogenet kan forbruges direkte fra generatoren eller gennem en ekstra buffertank (ikke vist).
Et andet vigtigt aspekt ved PSA-kvælstofproduktion er luftfaktoren. Det er en af de vigtigste parametre i et nitrogengeneratorsystem, da det definerer den trykluft, der kræves for at opnå et bestemt nitrogenflow. Luftfaktoren angiver således en generators effektivitet, hvilket betyder, at en lavere luftfaktor angiver en højere effektivitet og naturligvis lavere samlede driftsomkostninger.
Valg mellem PSA- og membrangenerator
|
PSA |
MEMBRAN |
OPNÅELIG RENHED |
EFFEKTIVIT OP TIL 99,999% |
EFFEKTIVIT OP TIL 99,9% |
Effektivitet |
HØJERE |
HØJ |
YDEEVNE VS. TEMPERATUR |
LAVERE VED HØJ TEMP. |
HØJERE VED HØJ TEMP. |
SYSTEMKOMPLEKSITET |
MEDIUM |
LAV |
SERVICEINTENSITET |
LAV |
MEGET LAVT |
TRYKSTABILITET |
FLUKTUERENDE IND/UD |
STABIL |
FLOWSTABILITET |
FLUKTUERENDE IND/UD |
STABIL |
STARTHASTIGHED |
MINUTTER/TIMER |
SEKUNDER |
FØLSOMHED OVER FOR VAND (DAMP) |
PDP MAX 8 °C |
INTET VAND |
FØLSOMHED OVER FOR OLIE |
IKKE TILLADT (< 0,01 mg/m³) |
IKKE TILLADT (< 0,01 mg/m³) |
STØJNIVEAU |
HØJ (afblæsningsspidser) |
MEGET LAVT |
VÆGT |
MEDIUM |
LAV |
Relaterede artikler
Fremstilling af nitrogen ved hjælp af membranteknologi
21 april, 2022
Nitrogen kan genereres på stedet med membrangeneratorer. Disse maskiner er baseret på et meget enkelt arbejdsprincip. Få mere at vide.