Our solutions

Generering av kvävgas med PSA-teknik (Pressure Swing Adsorption)

Industrial Gases Compressed Air Wiki Nitrogen

Möjligheten att skapa egen kvävgas ger full kontroll över N2-tillgången. Det kan vara en stor fördel för många företag som behöver kväve dagligen. Vad innebär det för ditt företag? När kväve skapas internt behöver du inte förlita dig på leveranser från tredje part, vilket gör att du slipper kostnader för bearbetning, påfyllning och leveranser. Ett sätt att generera kväve är med hjälp av PSA (Pressure Swing Adsorption).

Hur fungerar PSA (Pressure Swing Adsorption)?

När du producerar eget kväve är det viktigt att veta och förstå vilken renhetsnivå du vill uppnå. För vissa användningsområden krävs låga renhetsnivåer (mellan 90 och 99 %), t.ex. däckpumpning och brandskydd. För andra ändamål, t.ex. inom livsmedels- och dryckesindustrin eller plastgjutning, krävs höga nivåer (från 97 till 99,999 %). I sådana fall är PSA-tekniken det bästa och enklaste alternativet.

En kvävegenerators grundläggande metod är att separera kvävemolekyler från syremolekylerna i tryckluften. Med PSA sker detta genom att syre samlas upp i tryckluftsflödet med hjälp av adsorption. Adsorption äger rum när molekylerna binder sig till ett adsorptionsmedel, i det här fallet fästs syremolekylerna mot en kolmolekylsil (CMS). Detta sker i två separata tryckkärl, båda med en CMS, som växlar mellan separeringsprocessen och regenereringsprocessen. Vi kan kalla dem för torn A och torn B.

För startmotorer kommer ren och torr tryckluft in i torn A, och eftersom syremolekylerna är mindre än kvävemolekylerna går de in i kolsilens porer. Kvävemolekylerna kommer däremot inte in i porerna, så de passerar kolmolekylsilen. Resultatet blir att du får kväve med önskad renhetsgrad. Detta kallas adsorptions- eller separationsfas.

Det slutar dock inte där. Det mesta av det kväve som produceras i torn A kommer ut ur systemet (klart för direkt användning eller förvaring), medan en liten del av kvävet strömmar till torn B i motsatt riktning (uppifrån och ned). Det här flödet krävs för att pressa ut det syre som fångats upp i den tidigare adsorptionsfasen för torn B. Genom att släppa ut trycket i torn B förlorar kolmolekylsilen förmågan att hålla kvar syremolekylerna. De lossnar från silen och förs bort genom avgasledningen med hjälp av det lilla kväveflödet som kommer från torn A. På så sätt gör systemet att nya syremolekyler kan fästa vid silen i nästa adsorptionsfas. Denna process där ett syremättat torn ”rengörs” kallas för regenerering.

Bild av den kvävegenererande processen. Först är tank A i adsorptionsfasen medan tank B regenereras. I det andra skedet utjämnar båda kärlen trycket, och därefter börjar tank A regenereras medan tank B producerar kväve.

Först är tank A i adsorptionsfasen medan tank B regenereras. I det andra skedet utjämnar båda kärlen trycket för att förbereda omväxlingen. Efter omväxlingen börjar tank A regenereras medan tank B producerar kväve.

I detta skede utjämnas trycket i båda tornen och deras faser ändras från adsorbering till regenerering och vice versa. Kolmolekylsilen i torn A mättas, medan torn B genom tryckavlastning kan starta om adsorptionsprocessen. Den här processen kallas även trycksvängning (”swing of pressure”), vilket innebär att vissa gaser kan fångas upp vid högre tryck och släppas ut vid lägre tryck. PSA-systemet med två torn möjliggör kontinuerlig kvävgasproduktion med önskad renhetsnivå.

Kväverenhet och krav på insugsluften

Det är viktigt att förstå vilken renhetsnivå som krävs för varje ändamål, så att eget kväve kan skapas på rätt sätt. Samtidigt finns vissa allmänna krav på insugsluften. Tryckluften måste vara ren och torr innan den kommer in i kvävgasgeneratorn, eftersom detta påverkar kvävgaskvaliteten positivt och förhindrar att kolmolekylsilen skadas av fukt. Dessutom ska inloppstemperaturen och trycket regleras mellan 10 och 25  C, samtidigt som trycket hålls mellan 4 och 13 bar. För att luften ska behandlas korrekt ska det finnas en tork mellan kompressorn och generatorn. Om insugsluften genereras av en oljesmord kompressor ska du även installera ett oljeuppsamlings- och kolfilter för att avlägsna eventuella föroreningar innan tryckluften når kvävgasgeneratorn. Det finns sensorer för tryck, temperatur och tryckdaggpunkt installerade i de flesta generatorer som störningsskydd, vilket förhindrar att kontaminerad luft kommer in i PSA-systemet och skadar dess komponenter.


En typisk installation: Luftkompressor, tork, filter, luftbehållare, kvävgasgenerator, kvävebehållare. Kvävet kan användas direkt från generatorn eller genom en bufferttank som tillval (visas inte på bilden).

En annan viktig aspekt när det gäller kvävgasgenerering med PSA-teknik är luftfaktorn. Det är en av de viktigaste parametrarna i ett kvävgasgeneratorsystem, eftersom den definierar vilken tryckluft som krävs för att uppnå ett visst kväveflöde. Luftfaktorn är därmed ett tecken på generatorns effektivitet – en lägre luftfaktor tyder på en högre effektivitet och därigenom lägre totala driftskostnader.

Välja mellan PSA- och membrangenerator

 

PSA

MEMBRAN

MÖJLIG RENHET

EFFEKTIV UPP TILL 99,999 %

EFFEKTIV UPP TILL 99,9 %

EFFEKTIVITET

HÖGRE

HÖG

PRESTANDA JÄMFÖRT MED TEMP.

LÄGRE VID HÖG TEMP.

HÖGRE VID HÖG TEMP.

SYSTEMKOMPLEXITET

MEDELHÖG

LÅG

SERVICEGRAD

LÅG

MYCKET LÅG

TRYCKSTABILITET

FLUKTUERANDE IN-/UTLOPP

STABIL

FLÖDESSTABILITET

FLUKTUERANDE IN-/UTLOPP

STABIL

STARTVARVTAL

MINUTER/TIMMAR

SEKUNDER

KÄNSLIGHET FÖR VATTEN (ÅNGA)

PDP MAX 8 °C

INGET FLYTANDE VATTEN

KÄNSLIGHET FÖR OLJA

INTE TILLÅTEN (< 0,01 mg/m³)

INTE TILLÅTEN (< 0,01 mg/m³)

LJUDNIVÅ

HÖG (toppar vid avblåsning)

MYCKET LÅG

VIKT

MEDELHÖG

LÅG

Relaterade artiklar