Меню

Адсорбционный генератор азота принцип работы

Генератор азота — Nitrogen generator

Генераторы и станции азота представляют собой стационарные или мобильные комплексы по производству азота из воздуха.

СОДЕРЖАНИЕ

Адсорбционная технология

Концепция адсорбции

Процесс адсорбционного разделения газов в генераторах азота основан на явлении фиксации различных компонентов газовой смеси твердым веществом, называемым адсорбентом . Это явление вызвано взаимодействием молекул газа и адсорбента.

Адсорбционная технология с переменным давлением

Технология получения азота из воздуха с использованием процессов адсорбции в генераторах азота хорошо изучена и широко применяется на промышленных предприятиях для получения азота высокой чистоты.

Принцип работы генератора азота, использующего адсорбционную технологию, основан на зависимости скорости адсорбции различных компонентов газовой смеси от факторов давления и температуры. Среди азотных адсорбционных установок различных типов, установки с переменным давлением (PSA) нашли самое широкое применение во всем мире.

Конструкция системы основана на регулировании адсорбции газа и регенерации адсорбента посредством изменения давления в двух сосудах адсорбент-адсорбент. Этот процесс требует постоянной температуры, близкой к температуре окружающей среды. В этом процессе азот производится установкой при давлении выше атмосферного, а регенерация адсорбента осуществляется при давлении ниже атмосферного.

Процесс качающейся адсорбции в каждом из двух адсорберов состоит из двух стадий, продолжающихся несколько минут. На стадии адсорбции кислород, молекулы H 2 O и CO 2 диффундируют в пористую структуру адсорбента, в то время как молекулы азота проходят через сосуд, содержащий адсорбер-адсорбент. На стадии регенерации адсорбированные компоненты высвобождаются из адсорбента, выброшенного в атмосферу. Затем процесс многократно повторяется.

Преимущества

  • Высокая чистота азота: азотные генераторы PSA позволяют производить азот высокой чистоты из воздуха, который мембранные системы не могут обеспечить — до 99,9995% азота. Но в большинстве случаев они производят не более 98,8% азота, а остальным является аргон, который не отделяется от азота с помощью обычного процесса PSA. Аргон обычно не представляет проблемы, поскольку аргон более инертен, чем азот. Такую чистоту азота можно обеспечить и с помощью криогенных систем, но они значительно сложнее и оправдываются только большими объемами потребления. Генераторы азота используют технологию CMS (углеродные молекулярные сита ) для непрерывной подачи азота сверхвысокой чистоты и доступны как с внутренними компрессорами, так и без них.
  • Низкие эксплуатационные расходы: при замене устаревших воздухоразделительных установок экономия производства азота превышает 50%. Себестоимость азота, производимого генераторами азота, значительно меньше стоимости бутилированного или сжиженного азота.
  • Воздействие на окружающую среду: производство газообразного азота — это устойчивый, экологически чистый и энергоэффективный подход к обеспечению чистого, чистого и сухого газообразного азота. По сравнению с энергией, необходимой для криогенной установки разделения воздуха, и энергией, необходимой для транспортировки жидкого азота от установки к объекту, генерируемый азот потребляет меньше энергии и создает гораздо меньше парниковых газов.

Мембранная техника

Концепция разделения газа

Работа мембранных систем основана на принципе дифференциальной скорости, с которой различные компоненты газовой смеси проникают в вещество мембраны. Движущей силой в процессе разделения газов является разница парциальных давлений на разных сторонах мембраны.

Мембранный картридж

Конструктивно мембрана из полых волокон представляет собой цилиндрический картридж, выполняющий роль катушки со специально намотанными полимерными волокнами. Газовый поток подается под давлением в пучок мембранных волокон. За счет разницы парциальных давлений на внешней и внутренней поверхности мембраны осуществляется разделение газовых потоков.

Читайте также:  Как натянуть ремень генератора тойота спринтер

Источник

Генератор азота: преимущества использования на производстве

Азот – инертный газ, использующийся во многих технологических циклах, например, для питания хроматографов. Использование газа в баллонах высокого давления сопряжено со многими трудностями и приводит к большим расходам. Генератор азота позволяет исследователю получать нужное количество вещества и полностью контролировать весь процесс. В этой статье будут разобраны особенности использования оборудования, а также:

Принцип работы генератора азота

В промышленных условиях данный газ можно получить тремя способами:

  • Фракционная дистилляция сжиженного воздуха.
  • Химическая реакция с углем.
  • Выделение адсорбционным методом.

Но только последний способ позволяет получать большие объемы вещества и подавать его под нужным давлением. Работа генераторов азота основана именно на этой технологии. В воздухе содержится около 78% инертного газа, и его выделение из атмосферы – экономичное и практичное решение. В генераторе воздух проходит через адсорбент, удерживающий молекулы кислорода, и пропускающий азот. Газы разделяются и могут использоваться в промышленных целях.

Схема устройства генератора азота

Конструкция оборудования, его технические параметры и эксплуатационные возможности определяются производителем и видом модели. Например, генератор азота, от производителя НПФ «Мета-хром», вырабатывает до 18 литров газа в час при его чистоте не менее 99,999%, что является очень высоким показателем.

  • Компрессора.
  • Газоразделяющей установки.

В задачи первого блока входит сжатие подаваемого воздуха до нужных значений (не менее 6 атм.) и его предварительная очистка. Перед газоразделителем поток проходит через фильтр, улавливающий частицы воды и масла. Сам генератор азота представляет собой модульную систему из алюминиевых колонн с углеродными молекулярными ситами.

Сначала разделение идет в первом модуле: сито удерживает углекислый газ и кислород, а азот подается в резервуар. Затем колонка очищается от накопленных веществ, в то время как адсорбция протекает во втором модуле. Так обеспечивается непрерывность технологического процесса.

Все режимы работы отражаются на дисплее установки, оператор полностью контролирует выработку инертного газа, его давление, подачу.

Описание рабочего процесса

Доступный для многих предприятий и лабораторий азотный генератор, открывает большие преимущества: стоимость технологических процессов снижается за счет отказа от закупок сжатого газа. Но для достижения экономической выгоды важно, чтобы оборудование работало в нужном режиме: производило достаточное количество вещества определенной чистоты, не требовало сложного подключения или обслуживания, было безопасным и долговечным. Рабочий процесс устройства, соответствующего этим критериям, выглядит следующим образом:

  • В течение первых 8–10 минут после включения происходит очистка ресивера, адсорберов, соединяющих труб от инородных примесей.
  • Запуск и подготовка датчиков, отслеживающих концентрацию кислорода и углекислого газа в готовом продукте не должна превышать 0,001% согласно ГОСТу.
  • Когда достигнуты нужные показатели чистоты, генератор азота подает вещество в линию потребителя (например, для питания хроматографической установки).
  • Дальнейшая работа устройства направлена на одновременное удовлетворение нескольких целей. Поддерживается стабильное давление подачи очищенного азота в потребительский канал, происходит дальнейшее газоразделение и контролируется концентрация О2.

Преимущества современных генераторов азота

При выборе оборудования потребитель учитывает его мощность, степень очистки газа, максимальную производительность генератора азота, а также ряд особенностей установки:

  • Максимальная экономическая эффективность. Высокая степень очистки должна достигаться при небольших затратах электроэнергии, это обеспечит низкую себестоимость газа.
  • Продуманный рабочий процесс. Большинство технологических циклов нуждаются в непрерывной подаче инертного вещества, и установка должна обеспечивать это условие. При этом оборудование не должно допускать снижение качества газоразделения или требовать длительных периодов простоя (например, для очистки сит и фильтров).
  • Работа с любым источником сжатого воздуха. Это повышает продуктивность использования устройства за счет снижения затрат на обслуживание и подключение агрегата.
  • Быстрая и простая пусконаладка. Недорогой монтаж также является важным фактором при выборе подходящего оборудования.
Читайте также:  Схема ремня генератора z14xep

Качество газа и области применения установки

Многие промышленные предприятия и лаборатории решают применять генератор азота не только для хроматографических исследований. Газ используется в качестве носителя или для создания инертной среды при выполнении многих операций и на производстве. Например, его используют при:

  • Лазерной резке;
  • Термической обработке металлоизделий.
  • Пайке электрических схем.
  • Производстве и упаковке пищевой продукции.
  • Бутилировании спиртных напитков.
  • Поддержании работы автоклав.
  • Создании химических и газовых подушек.
  • Проведении различных испытаний под давлением и так далее.

При этом каждый процесс нуждается в определенной чистоте азота. Современные генераторы практически полностью удаляют примеси О2, СО2, паров воды, обеспечивая стабильно высокое качество газоразделения. Поэтому установки могут применяться в любой отрасли промышленности.

Компактность устройства, его простая пусконаладка, высокая производительность, отсутствие сложного или дорогостоящего обслуживания – ключевые преимущества современных моделей. Это надежный выбор и продуманное решение для каждой компании.

Источник

Принцип работы генератора азота

Генераторы азота — промышленное оборудование компактных размеров, предназначенное для образования из атмосферного воздуха концентрированного высокопроцентного азота с частотой до 99, 9999%. Функционирование устройства предусматривает селективное впитывание фильтрующим материалом кислорода из проникающего воздуха за счет короткоцикловой адсорбции без нагрева. Агрегат имеет 2 адсорбера, азотный ресивер и специальные приспособления для управления.

Через фильтр из ресивера для накопления сжатая воздушная масса поступает в 1-й адсорбер. Кислород остается в адсорбенте, а чистый азот транспортируется к ресиверу азотного типа. Работает генератор короткими циклами, длительностью по 60 секунд. Цикличность объясняется тем, что материал является фильтром и ежеминутно осуществляется смена колонн, которые задействуются для прохождения подготовленная воздушная масса. Периодичность циклов (может меняться) зависит от технических особенностей и нужной концентрации. При его функционировании не требуется использовать расходники, а только следует позаботиться об оптимальных эксплуатационных условиях, которые предусматривают температуру воздуха не ниже +5 °C и не выше +40 °C.

Генераторы
и модульные
азотные станции

Особенности работы генератора

Адсорбционное деление воздуха является повторяющимся процессом. Восстановление высокодисперсного материала осуществляется благодаря уменьшению общего давления. Такое действие считается короткоцикловым поглощением.

Метод образования азота базируется на явлениях физического характера:

В виде поглотителя генератора задействуется вещество с твердой структурой и большим количеством пор. Оно предрасположено к впитыванию молекул газов. Отдельно взятый газ обладает определенными физическими свойствами и отличается способностью адсорбционной величиной. Для данных веществ предназначен конкретный материал с хорошими поглощающими способностям. Что касается азота, то для его получения идеально подходят молекулярные сита синтетически-углеродного типа.

Читайте также:  Генератор 288 от чего

Источник

Генераторы азота

Открывается клапан для наполнения адсорбера А. Начинается подача сжатого воздуха в адсорбер А, в результате чего давление в нем поднимается до рабочего.

По достижении рабочего давления в адсорбере А открывается клапан выдачи азота потребителю и клапан сброса из адсорбера Б. Часть азота направляется в адсорбер Б для его регенерации.

После насыщения адсорбента в адсорбере А примесями закрываются все клапаны. В этот момент адсорбер А находится под рабочим давлением, а адсорбер Б под небольшим избыточным давлением по отношению к атмосферному.

Затем происходит открытие клапанов в верхней и нижней магистрали выравнивания, в результате чего давление в обоих адсорберах становится одинаковым. Далее клапаны в магистралях выравнивания закрываются и открывается клапан наполнения адсорбера Б.

Открывается клапан для наполнения адсорбера Б. Начинается подача сжатого воздуха в адсорбер Б, в результате чего давление в нем поднимается до рабочего.

По достижении рабочего давления в адсорбере Б открывается клапан выдачи азота потребителю и клапан сброса из адсорбера А. Часть азота направляется в адсорбер А для его регенерации.

После насыщения адсорбента в адсорбере Б примесями закрываются все клапаны. В этот момент адсорбер Б находится под рабочим давлением, а адсорбер А под небольшим избыточным давлением по отношению к атмосферному.

Затем происходит открытие клапанов в верхней и нижней магистрали выравнивания, в результате чего давление в обоих адсорберах становится одинаковым. Далее клапаны в магистралях выравнивания закрываются и открывается клапан наполнения адсорбера А.

На этом завершается полный цикл работы установки. В дальнейшем происходит многократное повторение этого цикла.

Технология короткоцикловой безнагревной адсорбции (КЦА) широко применяется для получения различных технических газов, таких как: азот, кислород, водород и других. Кроме того, с ее помощью возможно осушение сжатого воздуха.

Принцип действия установок КЦА основан на избирательной адсорбции некоторых компонентов газовых смесей. При этом существенную роль в работе таких установок играет скорость адсорбции. Поскольку длительность цикла невелика, адсорбирумые примеси насыщают лишь поверхностные слои гранул адсорбента, не успевая проникнуть в глубинные слои. В этом случае достаточно легко произвести последующую десорбцию накопленных примесей за счет снижения давления в адсорбере и непродолжительной продувки потоком продуктового газа.

Углеродные молекулярные сита (УМС) – это пористые синтетические вещества, предназначенные для разделения газовых смесей на компоненты. Наиболее широкое распространение УМС получили в КЦА установка в качестве адсорбентов для получения азота из атмосферного воздуха.

Выделение азота из воздуха на УМС возможно из-за различной скорости адсорбции. Молекулы кислорода быстрее проникают во внутренние поры адсорбента и задерживаются в них. Происходит постепенное насыщение адсорбента молекулами кислорода по длине адсорбционного слоя. В это время азот из-за меньшей скорости адсорбции на УМС хуже поглощается гранулами адсорбента и проникается сквозь адсорбционный слой. Правильно подобранный тип УМС и оптимальные параметры цикла работы установки позволяют получать азот с концентрацией до 99,9999% непосредственно в КЦА установке без дополнительной очистки.

Источник

Adblock
detector