Zasady i charakterystyka generatorów azotu

A generator azotuto urządzenie wykorzystujące powietrze jako surowiec i oddzielające tlen i azot metodami fizycznymi w celu uzyskania azotu gazowego. Według różnych metod separacji, przemysłowe generatory azotu można podzielić na trzy typy: separacja powietrza kriogenicznego, separacja powietrza za pomocą sit molekularnych (PSA) i separacja powietrza membranowego.

Generator azotu został zaprojektowany i wyprodukowany w oparciu o technologię zmiennociśnieniowej adsorpcji (PSA). Wykorzystuje wysokiej jakości importowane węglowe sito molekularne (CMS) jako adsorbent i przyjmuje zasadę adsorpcji zmiennociśnieniowej w normalnej temperaturze w celu oddzielenia azotu od tlenu w powietrzu, wytwarzając azot o wysokiej czystości. Zwykle dwie wieże adsorpcyjne są połączone równolegle. Sterowane przez importowany system PLC, zawory pneumatyczne działają automatycznie, aby naprzemiennie przeprowadzać regenerację poprzez adsorpcję ciśnieniową i regenerację rozprężającą, kończąc separację tlenu i azotu i uzyskując azot o wymaganej czystości.

Zasada działania generatora azotu

Zasada wytwarzania azotu metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej PSA

Węglowe sito molekularne może adsorbować zarówno tlen, jak i azot z powietrza. Jego zdolność adsorpcyjna wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia. Pod tym samym ciśnieniem nie ma oczywistej różnicy między równowagową zdolnością adsorpcji tlenu i azotu. Dlatego trudno jest osiągnąć skuteczną separację tlenu i azotu jedynie poprzez zmiany ciśnienia.

Uwzględniając różnicę szybkości adsorpcji, można skutecznie rozróżnić właściwości adsorpcji tlenu i azotu. Średnica molekularna tlenu jest mniejsza niż azotu, więc jego szybkość dyfuzji jest setki razy większa niż azotu. Dlatego węglowe sito molekularne adsorbuje tlen znacznie szybciej. Po około jednej minucie adsorpcji można zaadsorbować ponad 90% tlenu, podczas gdy ilość adsorpcji azotu wynosi tylko około 5%.

Na tym etapie zaadsorbowanym gazem jest głównie tlen, a pozostały gaz to głównie azot. Kontrolując czas adsorpcji w ciągu jednej minuty, można początkowo oddzielić tlen i azot. Innymi słowy, adsorpcję i desorpcję osiąga się poprzez różnice ciśnień: adsorpcja zachodzi, gdy ciśnienie wzrasta, a desorpcja ma miejsce, gdy ciśnienie maleje.

Oddzielenie tlenu i azotu zależy od różnicy szybkości adsorpcji pomiędzy obydwoma gazami. Kontrolując czas adsorpcji, tlen może zostać wystarczająco zaadsorbowany, podczas gdy azot ma niewystarczający czas na zaadsorbowanie, a następnie proces adsorpcji zostaje zatrzymany w celu osiągnięcia wydajnej produkcji azotu.

Zasada wytwarzania azotu podczas kriogenicznej separacji powietrza

Kriogeniczne wytwarzanie azotu może wytwarzać nie tylko azot gazowy, ale także azot ciekły, spełniając wymagania procesu tam, gdzie wymagany jest ciekły azot. Ciekły azot można przechowywać w zbiorniku magazynującym ciekły azot. Kiedy dopływ azotu zostanie przerwany lub jednostka separacji powietrza wymaga konserwacji, zmagazynowany ciekły azot dostaje się do odparowywacza, jest podgrzewany, a następnie wprowadzany do rurociągu azotu w celu spełnienia wymagań azotu urządzeń procesowych.

Cykl operacyjny kriogenicznego wytwarzania azotu (przerwa między dwiema głównymi operacjami ogrzewania) trwa zazwyczaj dłużej niż jeden rok. Dlatego w przypadku kriogenicznych systemów wytwarzania azotu zwykle nie uwzględnia się sprzętu rezerwowego. Jednakże generatory azotu PSA mogą wytwarzać azot jedynie w postaci gazowej bez możliwości magazynowania zapasowego, a pojedyncza jednostka nie może zagwarantować ciągłej, długotrwałej pracy.

Zasada wytwarzania azotu w membranowej separacji powietrza

Powietrze po sprężeniu i przefiltrowaniu przez sprężarkę powietrza trafia do separatora membranowego o wysokiej zawartości polimerów. Ze względu na różnice w rozpuszczalności i współczynnikach dyfuzji różnych gazów w membranie, różne gazy mają różne szybkości przenikania.

Na podstawie tej cechy gazy można podzielić na „gazy szybkie” i „gazy wolne”.

Pod wpływem różnicy ciśnień pomiędzy obiema stronami membrany gazy o większej szybkości przenikania, takie jak para wodna, wodór, hel, siarkowodór i dwutlenek węgla, przechodzą przez membranę i wzbogacają się po stronie permeatu.

Tymczasem gazy o wolniejszym współczynniku przenikania, takie jak metan, azot, tlenek węgla i argon, są zatrzymywane i wzbogacane po stronie surowca, osiągając w ten sposób separację mieszanych gazów.

Cechy sprzętu do wytwarzania azotu

Wygodny i szybki

Dzięki zaawansowanej technologii i unikalnemu systemowi dystrybucji przepływu powietrza, rozkład przepływu gazu jest bardziej równomierny, co umożliwia efektywne wykorzystanie węglowego sita molekularnego. Kwalifikowany azot można wytworzyć w ciągu około 20 minut.

Łatwa obsługa

Urządzenie charakteryzuje się zwartą konstrukcją i zintegrowaną konstrukcją montowaną na płozach, co wymaga mniejszej przestrzeni instalacyjnej i nie wymaga inwestycji w budownictwo cywilne. Przy niskich nakładach początkowych użytkownicy muszą jedynie podłączyć zasilanie na miejscu, aby rozpocząć produkcję azotu.

Ekonomiczna eksploatacja

Technologia PSA to prosta i wydajna metoda wytwarzania azotu, w której surowcem jest powietrze. Zużycie energii pochodzi głównie z energii elektrycznej zużywanej przez sprężarkę powietrza. Charakteryzuje się niskimi kosztami eksploatacji, niskim zużyciem energii i wysoką wydajnością.