Nitrogén: Mi az és hol használják?
21 április, 2022
A nitrogén mindenütt jelen van körülöttünk. A belélegzett levegő legnagyobb összetevője, de nem használjuk fel. Ebben a cikkben megnézzük, hogy milyen sok mindenre felhasználható.
Nitrogén előállítása nyomáslengetéses gázadszorpciós (PSA) technológiával
Gas generation Membrane nitrogen generator Technologies Sűrített levegővel kapcsolatos wiki-oldal Nitrogen Pressure swing adsorption PSA nitrogen Alapelv
A saját nitrogén előállításának lehetősége azt jelenti, hogy teljes mértékben kontrollálhatja az N2-ellátását. Ez számos olyan vállalat számára előnyös lehet, amelyeknek naponta szükségük van nitrogénre. Mit jelent ez az Ön számára? Ha a nitrogént házon belül állítják elő, nem kell harmadik felekre bízni az ellátást, így nincs szükség feldolgozásra, újratöltésre és szállítási költségekre. A nitrogén előállításának egyik módja a nyomásingadszorpció.
Saját nitrogén előállításakor fontos ismerni és megérteni a kívánt tisztasági szintet. Egyes alkalmazások alacsony tisztasági szintet igényelnek (90 és 99% között), például a gumiabroncsok felfújása és a tűzmegelőzés, míg mások, például az élelmiszer- és italgyártásban vagy a műanyag fröccsöntésben történő alkalmazások magas szintet igényelnek (97 és 99,999% között). Ezekben az esetekben a PSA technológia az ideális és legegyszerűbb megoldás. A nitrogéngenerátor lényegében úgy működik, hogy elválasztja a nitrogénmolekulákat az oxigénmolekuláktól a sűrített levegőben. A nyomásváltoztatásos adszorpció ezt úgy teszi meg, hogy a sűrítettlevegő-áramból adszorpció segítségével elfogja az oxigént. Az adszorpció akkor történik, amikor a molekulák megkötik magukat egy adszorbenshez, ebben az esetben az oxigénmolekulák egy szénmolekuláris szűrőhöz (CMS) kapcsolódnak. Ez két különálló, egyenként CMS-sel feltöltött nyomástartó edényben történik, amelyek átkapcsolnak a szétválasztási folyamat és a regenerálási folyamat között. Egyelőre hívjuk őket „A” toronynak és „B” toronynak. Az indítómotoroknál tiszta és száraz sűrített levegő jut be az A toronyba, és mivel az oxigénmolekulák kisebbek a nitrogénmolekuláknál, bejutnak a szénszűrő pórusaiba. A nitrogénmolekulák viszont nem tudnak beilleszkedni a pórusokba, így megkerülik a szén molekuláris szűrőt. Ennek eredményeként a kívánt tisztaságú nitrogént kapja. Ezt a fázist adszorpciós vagy szétválasztási fázisnak nevezzük. De ez még nem minden. Az A toronyban előállított nitrogén nagy része kilép a rendszerből (közvetlen használatra vagy tárolásra kész), míg a keletkezett nitrogén egy kis része ellentétes irányban (felülről lefelé) a B toronyba áramlik.
Ez az áramlás szükséges a B torony korábbi adszorpciós fázisában összegyűjtött oxigén kiszorításához. A B torony nyomásának leengedésével a szénmolekula-szitaszűrők elveszítik az oxigénmolekulák megtartásának képességét. Ezek leválnak a szűrőkről, és az „A” toronyból érkező kis mennyiségű nitrogénáramlás elvezeti őket a kimeneten keresztül. Ezáltal a rendszer helyet biztosít az új oxigénmolekuláknak, hogy a következő adszorpciós fázisban a szűrőkhöz tapadjanak. Ezt a folyamatot oxigénnel telített torony regenerálásának nevezzük „tisztításnak”.
Mi az a nyomásváltoztatásos adszorpciós gáztermelés?
A PSA a nyomásingadszorpció rövidítése. Ez egy olyan technológia, amely professzionális célokra nitrogén vagy oxigén előállítására használható.
Először az A tartály adszorpciós fázisban van, miközben a B tartály regenerálódik. A második lépésben mindkét tartály kiegyenlíti a nyomást, hogy felkészüljön a kapcsolásra. A kapcsoló után az A tartály megkezdi a regenerálást, miközben a B tartály nitrogént termel.
Ezen a ponton a nyomás mindkét toronyban kiegyenlítődik, és a fázisok az adszorpcióról a regenerációra váltanak, és fordítva. Az A torony CMS-e telítődik, míg a B torony a nyomáscsökkenés miatt képes lesz újraindítani az adszorpciós folyamatot. Ezt a folyamatot „nyomásingadozásnak” is nevezik, ami azt jelenti, hogy lehetővé teszi bizonyos gázok magasabb nyomáson történő elfogását és alacsonyabb nyomáson történő kibocsátását. A kéttornyos PSA rendszer lehetővé teszi a kívánt tisztasági szintű nitrogén folyamatos előállítását.
A nitrogén tisztasága és a beszívott levegővel szemben támasztott követelmények
Fontos megérteni az egyes alkalmazásokhoz szükséges tisztasági szintet a saját nitrogén célzott előállításához. Mindazonáltal a beszívott levegővel szemben általános követelmények vannak. A nitrogéngenerátorba történő belépés előtt a sűrített levegőnek tisztának és száraznak kell lennie, mivel ez pozitívan befolyásolja a nitrogén minőségét, és megakadályozza a CMS nedvesség általi károsodását. Ezenkívül a bemeneti hőmérsékletet és nyomást 10 és 25 fok között kell szabályozni, miközben a nyomást 4 és 13 bar között kell tartani. A levegő megfelelő kezeléséhez szárítónak kell lennie a kompresszor és a generátor között. Ha a beszívott levegőt olajkenésű kompresszor hozta létre, akkor olajkoaleszcens és szénszűrőt is be kell szerelni, hogy eltávolítson minden szennyeződést, mielőtt a sűrített levegő elérné a nitrogéngenerátort. A legtöbb generátorba nyomás-, hőmérséklet- és nyomásharmatpont-érzékelők vannak beépítve hibabiztos működés érdekében, amelyek megakadályozzák, hogy szennyezett levegő jusson a PSA rendszerbe, és károsítsa annak komponenseit.
Tipikus telepítés: légkompresszor, szárító, szűrők, légtartály, nitrogéngenerátor, nitrogéntartály. A nitrogén közvetlenül a generátorból vagy egy kiegészítő puffertartályon keresztül (nincs ábrázolva) fogyasztásra kerülhet.
A PSA nitrogéntermelés másik fontos szempontja a levegőtényező. Ez a nitrogéngenerátor-rendszer egyik legfontosabb paramétere, mivel meghatározza a nitrogénáramlás eléréséhez szükséges sűrített levegő mennyiségét. A levegőtényező tehát a generátor hatékonyságát jelzi, ami azt jelenti, hogy egy alacsonyabb levegőtényező nagyobb hatékonyságot és természetesen alacsonyabb teljes üzemeltetési költséget jelent.
Választás a PSA és a membrángenerátor között
|
PSA |
MEMBRÁN |
ELÉRHETŐ TISZTASÁG |
HATÉKONYAN AKÁR 99,999%-IG |
HATÉKONYAN AKÁR 99,9%-IG |
HATÉKONYSÁG |
MAGASABB |
MAGAS |
TELJESÍTMÉNY ÉS HŐMÉRSÉKLET |
ALACSONYABB MAGAS HŐMÉRSÉKLETEN |
MAGAS HŐMÉRSÉKLETNÉL NAGYOBB |
RENDSZERKOMPLEKTÁCIÓ |
KÖZEPES |
LOW |
SZERVIZINTENZITÁS |
LOW |
NAGYON KICSI |
NYOMÁSSTABILITÁS |
VÁLTOZÓ BE-/KIMENET |
STABIL |
ÁRAMLÁSSTABILITÁS |
VÁLTOZÓ BE-/KIMENET |
STABIL |
INDÍTÁSI SEBESSÉG |
PERC/ÓRA |
MÁSODPERC |
VÍZ (GŐZ) ÉRZÉKENYSÉGE |
PDP MAX 8°C |
NINCS FOLYÉKONY VÍZ |
OLAJÉRZÉKENYSÉG |
NEM ENGEDÉLYEZETT (< 0,01 mg/m³) |
NEM ENGEDÉLYEZETT (< 0,01 mg/m³) |
Hangnyomásszint |
MAGAS (lefúvatási csúcsok) |
NAGYON KICSI |
SÚLY |
KÖZEPES |
LOW |
Kapcsolódó cikkek
Generating Nitrogen using Membrane Technology
21 április, 2022
A nitrogén a helyszínen is előállítható membrángenerátorokkal. Ezek a gépek nagyon egyszerű működési elven alapulnak. Tudjon meg többet.