Dušik: što je i gdje se upotrebljava?
21 travnja, 2022
Dušik je svuda oko nas. To je najveća komponenta zraka koji udišemo, ali ga ne koristimo. U ovom članku pogledat ćemo neke od mnogih stvari za koje se može koristiti.
Generiranje dušika tehnologijom adsorpcije oscilacija tlaka (PSA)
Gas generation Membrane nitrogen generator Technologies Wiki za komprimirani zrak Nitrogen Pressure swing adsorption PSA nitrogen Osnovna teorija
Imati mogućnost stvaranja vlastitog dušika znači imati potpunu kontrolu nad opskrbom N2. To bi moglo biti korisno mnogim tvrtkama koje svakodnevno trebaju dušik. Što to znači za vas? Kada dušik proizvodite sami, ne morate se oslanjati na treće strane za opskrbu, čime se uklanja potreba za obradom, ponovnim punjenjem i troškovima isporuke. Jedan od načina stvaranja dušika je adsorpcijom nihanja tlaka.
Kako funkcionira adsorpcija oscilacija tlaka?
Prilikom proizvodnje vlastitog dušika važno je znati i razumjeti razinu čistoće koju želite postići. Neke primjene zahtijevaju niske razine čistoće (između 90 i 99 %), kao što su napuhavanje guma i sprječavanje požara, dok druge, kao što su primjene u industriji hrane i pića ili oblikovanju plastike, zahtijevaju visoke razine (od 97 do 99,999 %). U tim je slučajevima PSA tehnologija idealan i najlakši način. U osnovi, generatori dušika rade tako što odvajaju molekule dušika od molekula kisika u komprimiranom zraku. Adsorpcija ljuljanjem tlaka to čini hvatanjem kisika iz struje komprimiranog zraka pomoću adsorpcije. Adsorpcija se odvija kada se molekule vežu na adsorbent, u ovom slučaju molekule kisika pričvršćuju se na ugljično molekularno sito (CMS). To se događa u dvije zasebne tlačne posude, svaka napunjena CMS-om, koje prebacuju između procesa razdvajanja i procesa regeneracije. Zasad ćemo ih nazvati toranj A i toranj B. Za početak, čisti i suhi komprimirani zrak ulazi u toranj A, a budući da su molekule kisika manje od molekula dušika, ući će u pore ugljičnog sita. Molekule dušika, s druge strane, ne mogu ući u pore pa će zaobići ugljično molekularno sito. Na taj način dobivate dušik željene čistoće. Ta se faza naziva faza adsorpcije ili faza razdvajanja. No, to nije sve. Većina dušika proizvedenog u tornju A izlazi iz sustava (spreman za izravnu upotrebu ili pohranu), dok mali dio proizvedenog dušika teče u toranj B u suprotnom smjeru (od vrha prema dnu).
Taj je protok potreban kako bi se istisnuo kisik koji je zadržan u prethodnoj fazi adsorpcije tornja B. Otpuštanjem tlaka u tornju B molekularna sita ugljika gube sposobnost zadržavanja molekula kisika. Odvojit će se od sita i odnijeti kroz ispušni sustav malim protokom dušika koji dolazi iz tornja A. Time sustav stvara prostor za nove molekule kisika da se pričvrste na sita u sljedećoj fazi adsorpcije. Taj postupak nazivamo „čišćenjem” regeneracijom tornja zasićenog kisikom.
Što je adsorpcijska proizvodnja plina s oscilacijom tlaka
PSA je kratica za adsorpciju oscilacija tlaka. To je tehnologija koja se može koristiti za proizvodnju dušika ili kisika u profesionalne svrhe.
Prvo, spremnik A je u fazi adsorpcije dok se spremnik B regenerira. U drugom koraku obje posude izjednačavaju tlak kako bi se pripremile za prebacivanje. Nakon prebacivanja, spremnik A počinje s regeneracijom, dok spremnik B proizvodi dušik.
U tom će trenutku tlak u oba tornja izjednačiti i promijeniti faze iz adsorpcije u regeneraciju i obrnuto. CMS u tornju A zasitit će se, dok će toranj B, zbog smanjenja tlaka, moći ponovno pokrenuti proces adsorpcije. Taj se postupak naziva i „promjena tlaka” , što znači da omogućuje hvatanje određenih plinova pri višim tlakovima i njihovo otpuštanje pri nižim tlakovima. Sustav PSA s dva tornja omogućuje kontinuiranu proizvodnju dušika na željenoj razini čistoće.
Čistoća dušika i zahtjevi za usisni zrak
Važno je razumjeti razinu čistoće koja je potrebna za svaku primjenu kako bi se namjerno stvorio vlastiti dušik. Međutim, postoje neki opći zahtjevi za usisni zrak. Komprimirani zrak mora biti čist i suh prije nego što uđe u generator dušika jer to pozitivno utječe na kvalitetu dušika i sprječava oštećenje CMS-a vlagom. Nadalje, ulazna temperatura i tlak trebaju se kontrolirati između 10 i 25 stupnjeva C, a tlak održavati između 4 i 13 bara. Kako bi se zrak ispravno tretirao, između kompresora i generatora trebao bi se nalaziti sušač. Ako usisni zrak proizvodi kompresor podmazan uljem, trebali biste ugraditi i koalescentni uljni i ugljeni filtar kako biste uklonili sve nečistoće prije nego što komprimirani zrak stigne u generator dušika. Senzori tlaka, temperature i točke tlačnog rosišta ugrađeni su u većinu generatora kao sigurnosna oprema koja sprječava ulazak kontaminiranog zraka u sustav PSA i oštećenje njegovih komponenti.
Tipična instalacija: kompresor, sušač, filtri, spremnik zraka, generator dušika, spremnik dušika. Dušik se može potrošiti izravno iz generatora ili putem dodatnog međuspremnika (nije prikazan).
Još jedan važan aspekt u PSA generiranje dušika je faktor zraka. To je jedan od najvažnijih parametara u sustavu za generiranje dušika jer definira komprimirani zrak potreban za dobivanje određenog protoka dušika. Faktor zraka stoga ukazuje na učinkovitost generatora, što znači da manji faktor zraka ukazuje na veću učinkovitost i, naravno, niže ukupne troškove rada.
Odabir između PSA i membranskog generatora
|
PSA |
MEMBRANA |
ČISTOĆA KOJA SE MOŽE POSTOJATI |
UČINKOVITOST DO 99,999 % |
UČINKOVITOST DO 99,9 % |
UČINKOVITOST |
VISOKA |
VIŠA |
UČINAK U SKLADU S TEMP. |
NIŽE PRI VISOKOJ TEMP. |
VIŠE PRI VISOKOJ TEMP. |
SLOŽENOST SUSTAVA |
SREDNJA |
NISKA |
INTENZITET USLUGE |
NISKA |
VRLO NISKO |
TLAČNA STABILNOST |
FLUKTUIRAJUĆI ULAZ/IZLAZ |
STABILNO |
STABILNOST PROTOKA |
FLUKTUIRAJUĆI ULAZ/IZLAZ |
STABILNO |
BRZINA POKRETANJA |
MINUTA/SATI |
SEKUNDE |
OSJETLJIVOST NA VODU (PARU) |
PDP MAX 8°C |
NEMA TEKUĆE VODE |
OSOBILOST NA ULJE |
NIJE DOPUŠTENO (< 0,01 mg/m³) |
NIJE DOPUŠTENO (< 0,01 mg/m³) |
RAZINA BUKE |
VISOKA (vršna vrijednost ispuhivanja) |
VRLO NISKO |
TEŽINA |
SREDNJA |
NISKA |
Povezani članci
Generating Nitrogen using Membrane Technology
22 travnja, 2022
Nitrogen can be generated on site with membrane generators. These machines are based on a very simple working principle. Learn more.