Що таке азот і де його застосовують?
21 квітня, 2022
Азот є навколо нас. Він є найбільшим компонентом повітря, яким ми дихаємо, але ми його не використовуємо. У цій статті ми розглянемо деякі з багатьох речей, для яких він може бути використаний.
Генерація азоту за допомогою технології адсорбції з коливанням тиску (PSA)
Gas generation Membrane nitrogen generator Technologies Редагована вебсторінка про стиснене повітря Nitrogen Pressure swing adsorption PSA nitrogen Основна теорія
Здатність створювати власний азот означає повний контроль над постачанням N2. Це може бути корисним для багатьох компаній, які потребують азоту на щоденній основі. Що це означає для вашої компанії? Коли азот виробляється самостійно, вам не потрібно покладатися на третіх осіб для постачання, тому немає потреби в обробці, заправці та витратах на доставку. Одним із способів генерації азоту є адсорбція за рахунок коливань тиску.
Як працює адсорбція коливань тиску?
При виробництві власного азоту важливо знати та розуміти рівень чистоти, якого ви хочете досягти. Деякі застосування вимагають низьких рівнів чистоти (від 90 до 99%), наприклад, накачування шин і запобігання пожежі, тоді як інші, наприклад, застосування в харчовій промисловості або формуванні пластику, вимагають високих рівнів (від 97 до 99,999%). У цих випадках технологія PSA є ідеальним і найпростішим способом. По суті, генератор азоту працює шляхом відокремлення молекул азоту від молекул кисню в стисненому повітрі. Адсорбція під тиском здійснюється шляхом уловлювання кисню з потоку стисненого повітря за допомогою адсорбції. Адсорбція відбувається, коли молекули зв'язуються з адсорбентом, у цьому випадку молекули кисню прикріплюються до вуглецевого молекулярного сітка (CMS). Це відбувається у двох окремих резервуарах високого тиску, кожен із яких заповнений CMS, який перемикається між процесом розділення та процесом регенерації. Поки що давайте назвемо їх баштою А і баштою В. Для початку, чисте і сухе стиснене повітря потрапляє в башту А, і оскільки молекули кисню менші за молекули азоту, вони потрапляють у пори вуглецевого сітка. З іншого боку, молекули азоту не можуть поміститися в пори, тому вони обходять молекулярне сито вуглецю. В результаті ви отримуєте азот бажаної чистоти. Ця фаза називається фазою адсорбції або розділення. Але це ще не все. Більша частина азоту, що утворюється в вежі А, виходить із системи (готова до безпосереднього використання або зберігання), тоді як невелика частина утвореного азоту надходить у вежу В у протилежному напрямку (зверху вниз).
Цей потік потрібен для виштовхування кисню, який був уловлений на попередній фазі адсорбції вежі В. При зниженні тиску в вежі В молекулярні сита вуглецю втрачають здатність утримувати молекули кисню. Вони відокремлюються від сіт і виводяться через випускний отвір невеликим потоком азоту, що надходить з вежі А. Таким чином, система створює простір для нових молекул кисню, які прикріплюються до сіт на наступній фазі адсорбції. Ми називаємо цей процес «очищення» регенерацією башти, насиченої киснем.
Що таке генерація газу за рахунок адсорбції коливань тиску
PSA означає адсорбцію коливань тиску. Це технологія, яка може використовуватися для генерації азоту або кисню для професійних цілей.
Спочатку бак А перебуває в фазі адсорбції, а бак В регенерується. На другому етапі обидва резервуари вирівнюють тиск для підготовки до перемикання. Після перемикання бак A починає регенерацію, а бак B виробляє азот.
На цьому етапі тиск в обох вежах вирівнюється, і вони змінюють фази з адсорбції на регенерацію і навпаки. Система CMS у вежі A буде насичена, а вежа B, завдяки зниженню тиску, зможе перезапустити процес адсорбції. Цей процес також називають «коливанням тиску», що означає, що він дозволяє захоплювати певні гази під вищим тиском і випускати їх під нижчим тиском. Двоколонна система PSA забезпечує безперервне виробництво азоту з бажаним рівнем чистоти.
Чистота азоту та вимоги до повітря на впуску
Важливо розуміти рівень чистоти, який потрібен для кожного застосування, щоб цілеспрямовано генерувати власний азот. Проте є деякі загальні вимоги до всмоктуваного повітря. Стиснене повітря має бути чистим і сухим перед надходженням до азотного генератора, оскільки це позитивно впливає на якість азоту, а також запобігає пошкодженню CMS вологою. Крім того, вхідну температуру та тиск слід контролювати в діапазоні від 10 до 25 градусів С, підтримуючи тиск у діапазоні від 4 до 13 бар. Для належної обробки повітря між компресором і генератором має бути сушарка. Якщо всмоктуване повітря виробляється компресором, що змащується маслом, слід також встановити масляний коалесцентний фільтр і вугільний фільтр, щоб позбутися будь-яких домішок до того, як стиснене повітря досягне генератора азоту. У більшості генераторів встановлені датчики тиску, температури та точки роси, які забезпечують безперебійну роботу, запобігаючи потраплянню забрудненого повітря в систему PSA та пошкодженню її компонентів.
Типова установка: повітряний компресор, осушувач, фільтри, ресивер повітря, генератор азоту, ресивер азоту. Азот можна споживати безпосередньо з генератора або через додатковий буферний бак (не показано).
Іншим важливим аспектом у виробництві азоту PSA є повітряний фактор. Це один з найважливіших параметрів у системі генераторів азоту, оскільки він визначає стиснене повітря, необхідне для отримання певного потоку азоту. Таким чином, коефіцієнт повітря вказує на ефективність генератора, тобто менший коефіцієнт повітря означає більшу ефективність і, звичайно, менші загальні експлуатаційні витрати.
Вибір між ПСА та мембранним генератором
|
PSA |
МЕМБРАНИ |
ДОСТУПНА ЧИСТОТА |
ЕФЕКТИВНІСТЬ ДО 99,999 % |
ЕФЕКТИВНІСТЬ ДО 99,9% |
Ефективність роботи |
ВИЩЕ |
ВИСОКА |
ЕФЕКТИВНІСТЬ ТА ТЕМПЕРАТУРА |
НИЖЧА ЗА ВИСОКОЇ ТЕМПЕРАТУРИ |
ВИСОКА ТЕМПЕРАТУРА |
СКЛАДНІСТЬ |
СЕРЕДНІ |
НИЗЬКИЙ |
ІНТЕНСИВНІСТЬ |
НИЗЬКИЙ |
ДУЖЕ НИЗЬКИЙ |
Стійкість до тиску |
КОЛИВАННЯ НА ВХОДІ/ВИХОДІ |
СТАБІЛЬНИЙ |
Стабільність потоку |
КОЛИВАННЯ НА ВХОДІ/ВИХОДІ |
СТАБІЛЬНИЙ |
ПУСКОВА ШВИДКІСТЬ |
ХВИЛИНИ/ГОДИНИ |
СЕКУНДИ |
ЧУТЛИВІСТЬ ДО ВОДИ (ПАРИ) |
PDP MAX 8°C |
БЕЗ РІДКОЇ ВОДИ |
ЧУТЛИВІСТЬ ДО МАСЛА |
НЕ ДОПУСКАЄТЬСЯ (< 0,01 мг/м³) |
НЕ ДОПУСКАЄТЬСЯ (< 0,01 мг/м³) |
РІВЕНЬ ШУМУ |
ВИСОКИЙ (піки обдуву) |
ДУЖЕ НИЗЬКИЙ |
ВАГА |
СЕРЕДНІ |
НИЗЬКИЙ |
Схожі статті
Generating Nitrogen using Membrane Technology
21 квітня, 2022
Nitrogen can be generated on site with membrane generators. These machines are based on a very simple working principle. Learn more.