Generisanje azota tehnologijom adsorpcije promene pritiska (PSA)

Gas generation Membrane nitrogen generator Technologies Compressed Air Wiki Nitrogen Pressure swing adsorption PSA nitrogen Basic Theory

Imati mogućnost stvaranja sopstvenog azota znači imati potpunu kontrolu nad snabdevanjem N2. Ovo bi moglo biti od koristi za mnoge kompanije kojima je azot potreban svakodnevno. Šta to znači za vašu kompaniju? Kada se azot proizvodi u kompaniji, ne morate da se oslanjate na treće strane za snabdevanje, čime se eliminiše potreba za preradom, dopunom i troškovima isporuke. Jedan od načina generisanja azota je adsorpcija sa promenama pritiska.

Na koji način se odvija proces adsorpcije sa promenama pritiska?

Kada proizvodite sopstveni azot, važno je znati i razumeti nivo čistoće koji želite da postignete. Neke primene zahtevaju niske nivoe čistoće (između 90 i 99%), kao što su naduvavanje guma i sprečavanje požara, dok druge, kao što su primene u industriji hrane i pića ili plastificiranje, zahtevaju visoke nivoe (od 97 do 99,999%). U ovim slučajevima PSA tehnologija je idealan i najlakši put. U suštini generator azota radi tako što odvaja molekule azota od molekula kiseonika u komprimovanom vazduhu. Adsorpcija sa promenama pritiska to čini tako što hvata kiseonik iz struje komprimovanog vazduha pomoću adsorpcije. Adsorpcija se odvija kada se molekuli vežu za adsorbent, u ovom slučaju molekuli kiseonika se vezuju za ugljeničnu molekularnu rešetku (CMS). Ovo se dešava u dve odvojene posude pod pritiskom, od kojih je svaka napunjena CMS-om, a oni prelaze između procesa separacije i procesa regeneracije. Nazovimo ih za sada toranj A i toranj B. Za početak, čist i suv komprimovani vazduh ulazi u toranj A i pošto su molekuli kiseonika manji od molekula azota, oni će ući u pore ugljeničnog sita. S druge strane, molekuli azota ne mogu da stanu u pore tako da će zaobići ugljenično molekularno sito. Kao rezultat, dobijate azot željene čistoće. Ova faza se naziva faza adsorpcije ili separacije. Međutim, tu se ne zaustavlja. Većina azota proizvedenog u tornju A izlazi iz sistema (spremna za direktnu upotrebu ili skladištenje), dok se mali deo generisanog azota ubacuje u toranj B u suprotnom smeru (od vrha ka dnu).

Ovaj protok je potreban da bi se istisnuo kiseonik koji je zarobljen u prethodnoj fazi adsorpcije tornja B. Otpuštanjem pritiska u tornju B, molekularna sita ugljenika gube svoju sposobnost da drže molekule kiseonika. Oni će se odvojiti od sita i odneti kroz izduv malim protokom azota koji dolazi iz tornja A. Na taj način sistem stvara prostor za nove molekule kiseonika da se prikače za sita u sledećoj fazi adsorpcije. Ovaj proces „čišćenja" nazivamo regeneracijom tornja zasićenog kiseonikom.

Šta je generisanje gasa adsorpcijom s promenom pritiska

PSA je skraćenica za adsorpciju s promenom pritiska. To je tehnologija koja se može koristiti za proizvodnju azota ili kiseonika u profesionalne svrhe.

Graphic showing the nitrogen generating process. First, tank A is in the adsorption phase while tank B regenerates. In the second stage both vessels equalize pressure after which tank A starts regenerating while tank B generates nitrogen.

Prvo, rezervoar A je u fazi adsorpcije dok se rezervoar B regeneriše. U drugoj fazi oba suda izjednačavaju pritisak da bi se pripremili za promenu uloga. Nakon promene uloge, rezervoar A počinje da se regeneriše dok rezervoar B generiše azot.

U ovom trenutku, pritisak u oba tornja će se izjednačiti i oni će promeniti faze od adsorpcione do regenerativne i obrnuto. CMS (ugljenično molekularno sito) u tornju A će se zasititi, dok će toranj B, usled smanjenja pritiska, moći ponovo da pokrene proces adsorpcije. Ovaj proces se takođe naziva „ljuljanje (eng. swing) pritiska“, što znači da omogućava da se određeni gasovi zarobe pod višim pritiskom i ispuste pri nižem pritisku. PSA sistem sa dva tornja omogućava kontinuiranu proizvodnju azota sa željenim nivoom čistoće.

Čistoća azota i zahtevi za usisni vazduh

Važno je razumeti nivo čistoće koji je potreban za svaku primenu kako bi se namenski generisao sopstveni azot. Ipak, postoje neki opšti zahtevi u vezi sa usisnim vazduhom. Komprimovani vazduh mora biti čist i suv pre uvođenja u generator azota, jer to pozitivno utiče na kvalitet azota i takođe sprečava oštećenje CMS-a od vlage. Nadalje, ulaznu temperaturu i pritisak treba kontrolisati i održavati između 10 i 25 stepeni C, uz održavanje pritiska između 4 i 13 bara. Da bi se vazduh pravilno tretirao, između kompresora i generatora treba da postojia sušač Ako usisni vazduh generiše kompresor sa uljnim podmazivanjem, trebalo bi da instalirate i koalescentni filter za ulje i ugljenični filter da biste se oslobodili svih nečistoća pre nego što komprimovani vazduh stigne do generatora azota. Postoje senzori pritiska, temperature i pritiska tačke rosišta ugrađeni u većinu generatora koji su bezbedni, a sprečavaju da kontaminirani vazduh uđe u PSA sistem i ošteti njegove komponente.

Tipična instalacija: kompresor vazduha, sušač, filteri, prijemnik vazduha, generator azota, prijemnik azota. Azot se može potrošiti direktno iz generatora ili preko dodatnog pufer rezervoara (nije prikazan).

Drugi važan aspekt u PSA stvaranju azota je faktor vazduha. To je jedan od najvažnijih parametara u sistemu generatora azota, jer definiše komprimovani vazduh potreban za dobijanje određenog protoka azota. Faktor vazduha tako ukazuje na efikasnost generatora, što znači da niži faktor vazduha ukazuje na veću efikasnost i naravno niže ukupne troškove rada.

Biranje između PSA i membranskog generatora

	PSA	MEMBRANSKI
DOSTIŽNA ČISTOĆA	EFIKASNO DO 99,999%	EFIKASNO DO 99,9%
EFIKASNOST	VIŠA	VISOKA
PERFORMANSE U ODNOSU NA TEMP.	LOŠIJE PRI VISOKOJ TEMP.	BOLJE PRI VISOKOJ TEMP.
SLOŽENOST SISTEMA	SREDNJA	NISKA
INTENZITET SERVISIRANJA	MALA	VEOMA MALA
STABILNOST PRITISKA	PROMENA ULAZ/IZLAZ	STABILAN
STABILNOST PROTOKA	PROMENA ULAZ/IZLAZ	STABILAN
BRZINA POKRETANJA	MINUTI/SATI	SEKUNDE
OSETLJIVOST NA VODU (VLAGU)	PDP MAX 8°C	BEZ VODE U TEČNOM STANJU
OSETLJIVOST NA ULJE	NIJE DOZVOLJENO (< 0,01mg/m³)	NIJE DOZVOLJENO (< 0,01mg/m³)
NIVO BUKE	VISOK (pikovi izduvavanja)	VEOMA NIZAK
MASA	SREDNJA	NISKA

Povezani članci

an illustration about compressed air in the atlas copco air wiki.

Nitrogen: What is it and where is it used?

21 април, 2022

Nitrogen is all around us. It is the biggest component of the air we breathe, but we don't use it. In this article we take a look at some of the many things it can be used for.

Pročitajte više

Generating Nitrogen using Membrane Technology