Производство азота с помощью мембранной технологии

Работа мембранных генераторов азота основана на простом принципе. Основная часть мембранного генератора – мембранный модуль (+- 10 см в диаметре), заполненный мелким полым полимерным волокном. Сначала в модуль поступает сухой чистый сжатый воздух, после чего его компоненты с разной скоростью проходят через волокно и выходят наружу. Этот процесс называется фильтрацией. Вода, кислород и часть аргона выделяются через мембрану волокон. В результате остается только азот. Такое разделение возможно благодаря различной скорости прохождения разных молекул через волокна. Вода просачивается очень быстро, кислороду требуется немного больше времени. Скорость прохождения азота и аргона ниже, поэтому эти вещества надолго задерживаются в волокнах после выхода воды и кислорода (часть аргона также проходит через волокна, но полное удаление аргона из потока воздуха нецелесообразно). Предлагаем вам больше узнать о чистоте азота. Из-за прохождения молекул через стенки волокон в мембранном корпусе создается избыточное давление. Волокна засоряются, из-за чего снижается эффективность фильтрации. Чтобы предотвратить подобную ситуацию, в корпусе имеется вентиляционное отверстие, через которое выходят «отработанные» газы (в том числе вода, кислород и аргон).

Поступающий на мембрану воздух должен быть чистым и сухим. В противном случае полые волокна быстро засоряются. Чтобы предотвратить засорение волокон, нужно установить систему очистки и осушения входящего воздуха. В некоторых случаях необходимые фильтры и осушители уже встроены в генератор, т. е. дополнительные фильтры между компрессором и генератором не нужны. Волокна мембраны без особых затруднений пропускают водяные пары. При этом в воздухе не должно быть жидкости, так как она может значительно ухудшить рабочие свойства мембраны. Поэтому необходимо найти эффективное решение для отделения воды от воздуха на входе генератора, например, установить осушитель рефрижераторного типа. Обработка входящего воздуха защищает мембрану и продлевает срок ее службы. Ниже представлена типовая установка.

Так как у генераторов PSA воздушный коэффициент обычно ниже, что приводит к более низким эксплуатационным расходам, выбор между этими двумя вариантами может показаться простым. Однако у мембранных генераторов имеются значительные преимущества, и первое из них – более простой принцип работы. Благодаря этому снижаются расходы на техническое обслуживание и уменьшается монтажная площадь. Мембранные генераторы быстрее запускаются и работают намного тише, чем генераторы PSA, на которых, как правило, нужно заглушать шум выходящего воздуха в конце каждого цикла. Последнее преимущество делает мембранные генераторы более подходящим вариантом для участков с большим количеством рабочих. При выборе типа генератора рекомендуется определить, в какой системе он будет использоваться, и рассмотреть все его преимущества и недостатки.