10 кроків до екологічного та більш ефективного виробництва

Зменшення викидів вуглецю для екологічного виробництва – все, що вам потрібно знати
10 кроків до екологічного виробництва стисненого повітря

Усе, що вам потрібно знати про процес пневмотранспортування

Дізнайтеся, як можна зробити процес пневматичного транспортування більш ефективним.
3D images of blowers in cement plant
Закрити

Принцип роботи генератора азоту

Повітря, яким ми дихаємо, на 78 % складається з азоту, але азот вищого рівня чистоти має широкий спектр практичного застосування в багатьох галузях промисловості. Компанії, що використовують азот, можуть отримати користь із власного виробництва азоту.

20 червня 2022

Орієнтовний час читання: 5 хвилин

Власне виробництво азоту

Анімоване зображення із символом азоту
Азот – це речовина, яка входить до складу повітря, що є необхідним для існування життя на нашій планеті. Однак завдяки ряду характеристик, які роблять азот ідеальним для використання в багатьох промислових галузях, він виконує набагато більше функцій, ніж «просто» слугує передумовою для існування життя. Найважливіша його особливість полягає в тому, що азот належить до інертних газів, які практично не вступають у хімічну реакцію з іншими речовинами. Це робить його ідеальним для будь-якого застосування, коли виникає необхідність запобігти повільному окисленню (наприклад, корозії друкованих плат в електронній промисловості) або швидкому окисленню (наприклад, вибухи чи пожежі). Крім того, азот не має запаху й кольору, що робить його ідеальною речовиною для використання в харчовій промисловості та виробництві напоїв – наприклад, для подовження терміну придатності харчових продуктів. Ураховуючи ці властивості, не дивно, що азот має постійний попит у багатьох галузях – від автомобільної й хімічної промисловості до аквакультури та лиття під тиском.

Азот – найпоширеніший у світі газ

На щастя, азот доступний у великій кількості, оскільки складає більшу частину повітря, яким ми дихаємо. Але це не означає, що він готовий до використання у всіх згаданих вище промислових галузях, а також у багатьох інших. Азот можна отримати трьома способами. Компанії можуть використовувати орендований азотний контейнер на підприємстві, замовити доставку газу в балонах під високим тиском або виробляти його самостійно. Багато компаній швидко усвідомлюють, що перші два варіанти, коли доводиться покладатися на стороннього постачальника, незручні, малоефективні й дорогі. На щастя, існують способи генерувати власний азот та контролювати його кількість, чистоту й тиск для будь-якого застосування, що гарантує наявність нескінченного запасу азоту, доступного цілодобово.

 

Таким чином, власне виробництво азоту підвищує гнучкість виробництва, а відсутність сторонніх постачальників позбавляє необхідності постійно обробляти замовлення, поповнювати запаси й сплачувати послуги з доставки, а також звільняє простір, необхідний для зберігання балонів з азотом.

Принцип роботи генератора азоту

Фактично, ось як працює генератор азоту: він відокремлює молекули азоту від молекул кисню в стиснутому повітрі, у результаті чого ми отримуємо очищений азот. Для отримання азоту можна використовувати мембранний генератор азоту або генератор азоту PSA (адсорбція зі зміною тиску), підключений до компресора. Але яку технологію обрати? У першу чергу це залежить від якості азоту, який вам потрібен. Якщо, наприклад, вам потрібно просто накачати шини або використовувати азот для запобігання пожежам чи для гасіння пожеж, то достатньо буде низького рівня чистоти азоту 90–99 % і мембранного генератора азоту. Однак генератор азоту PSA може знадобитися, коли потрібен азот дуже високого рівня чистоти 99,999 % або 10 PPM (часток на мільйон) і навіть вище – наприклад, у харчовій промисловості або для лиття пластмас.

 

Крім того, що компанії можуть контролювати обсяг виробництва азоту, робочий тиск і рівень чистоти, власне виробництво газу має додаткові переваги. Воно дає можливість не залежати від коливання цін на ринку, економити на транспортних витратах і уникнути затримок. Крім того, підприємствам, які виробляють власний азот, не доводиться стикатися з небезпекою, пов’язаною з використанням балонів високого тиску; вони не зазнають збитків, пов’язаних із втратами від випаровування або з необхідністю повертати балони високого тиску, які неможливо повністю спорожнити. Згодом початкові інвестиції в генератор азоту покриваються, оскільки експлуатаційні витрати значно нижчі порівняно з отриманням азоту від сторонніх постачальників.

 

Перегляньте це відео, щоб дізнатися більше про азот

Мембранні генератори азоту

Ця технологія поділяє повітря на складові гази. Це досягається пропусканням недорогого стисненого повітря через напівпроникні мембрани, що складаються з пучків окремих порожнистих волокон. Кожне волокно дуже дрібне, має ідеально круглий поперечний переріз та однорідний отвір у центрі. На одному кінці модуля стиснене повітря вводиться у волокна й контактує з мембраною, проходячи крізь отвори волокна. Кисень, водяна пара й інші сліди газів легко проникають крізь волокна мембрани та вивільняються, але азот зберігається всередині мембрани й проходить через вихідний отвір. Оскільки водяна пара проникає через мембрану, потік газоподібного азоту дуже сухий із точками роси до –50 °C (–58 °F).

Мембранна технологія проста й ефективна, з компактними універсальними установками, які не потребують особливого обслуговування та мають нульові експлуатаційні витрати. Вона ідеально підходить для тих випадків, коли необхідний потік азоту відносно невеликий, а рівень чистоти не перевищує 99 %. Мембранна технологія має менші початкові інвестиції, ніж технології високого потоку / високої чистоти, такі як адсорбція зі зміною тиску (PSA).

Генератори азоту з адсорбцією під тиском (PSA)

Зображення, що демонструє застосування генераторів азоту на заводі
Адсорбція – це процес, за якого атоми, іони або молекули речовини (у цьому випадку стисненого повітря) прилипають до поверхні адсорбенту. Генератор PSA ізолює азот, а інші гази в потоці стисненого повітря (кисень, CO2 і водяна пара) адсорбуються, залишаючи по суті чистий азот. PSA затримує кисень із потоку стисненого повітря, коли молекули зв’язуються з вуглецевим молекулярним ситом. Це відбувається у двох окремих ємностях під тиском (колонка А і колонка В), кожна з яких заповнена вуглецевим молекулярним ситом, які перемикаються між процесом поділу й процесом регенерації.

Чисте й сухе стиснене повітря надходить у колонку А. Оскільки молекули кисню менші за молекули азоту, вони проходять через пори сита. Молекули азоту не можуть пройти через пори, тому вони минають сито, у результаті чого виділяється азот бажаної чистоти. Ця фаза називається адсорбцією або фазою поділу. Більша частина азоту, що виробляється в колонці А, виходить із системи й готова до безпосереднього використання або зберігання.

Потім невелика частина виробленого азоту надходить у колонку B у протилежному напрямку. Цей потік виштовхує кисень, який був затриманий на попередній фазі адсорбції в колонці B. Під час зниження тиску в колонці B молекулярні сита вуглецю втрачають здатність утримувати молекули кисню, які відокремлюються від сит і переміщуються невеликим потоком азоту, що надходить із колонки А. Цей процес «очищення» звільняє місце для нових молекул кисню, які приєднуються до сита під час наступної фази адсорбції.

Технологія PSA забезпечує безперервний і потужний потік азоту в складних умовах експлуатації з рівнем чистоти до 99,999 %. Генератори PSA мають вищу початкову інвестиційну вартість, ніж мембранні генератори, але вони надають переваги більшого потоку й вищого рівня чистоти, які потрібні в деяких галузях промисловості та інших сферах застосування.

Дізнайтеся у спеціаліста з повітряних систем про найкраще рішення для власного виробництва азоту.

Азот відіграє велику роль у різних галузях промисловості. Ця електронна книга про виробництво азоту допоможе вам зрозуміти тенденцію виробництва азоту на місці, яка посилюється, і те, чим це корисно для вашого бізнесу. 

 

Бажаєте обговорити варіанти для вашого бізнесу або маєте запитання до нас? Натисніть кнопку нижче, щоб сконтактувати з нами.

Пов’язані теми

Обробка повітря та газу Компресорна техніка NGM⁺ Повітряні компресори Системи генерування азоту Системи генерування азоту й кисню NGM

Принцип роботи генератора азоту

explainer icon