Модульный генератор азота

Азотный генератор на основе углеродных молекулярных сит (УМС) с адсорбцией под давлением (PSA) оснащен двумя или более адсорбционными башнями, заполненными углеродными молекулярными ситами. Чистый и сухой сжатый воздух подается в азотный генератор PSA и проходит через адсорбционные башни, заполненные УМС. Сжатый воздух проходит через адсорбционные башни снизу вверх. Используя дифференциальную адсорбционную способность молекулярных сит по отношению к азоту, кислороду и другим газам при различном давлении, такие компоненты, как кислород, вода и диоксид углерода, адсорбируются на поверхности углеродного молекулярного сита, в то время как неадсорбированный азот собирается на выходе в виде газообразного продукта. Он выходит из верхней части адсорбционной башни и поступает в резервуар для накопления азота. Через определенный период времени кислород, адсорбированный углеродным молекулярным ситом в адсорбционной башне, достигает насыщения и требует регенерации.

Регенерация достигается путем остановки процесса адсорбции и снижения давления в адсорбционной башне. После выравнивания давления в адсорбционной башне, в которой завершилась адсорбция, происходит сброс давления в атмосферу, в результате чего десорбируются адсорбированные кислород, вода, углекислый газ и другие компоненты, завершая процесс регенерации.

Две или более адсорбционные башни поочередно переключаются между режимами адсорбции и регенерации, обеспечивая получение азота со стабильным расходом и чистотой. Переключение адсорберов осуществляется автоматически с помощью программно-управляемых клапанов, регулируемых автоматической системой управления. Производительность генератора азота PSA зависит от производительности компонентов, включая адсорберы, углеродные молекулярные сита, технологическую схему, конструкцию оборудования и электромагнитные пневматические клапаны.

Разделение воздуха методом адсорбции с изменением давления для получения азота (сокращенно – производство азота методом адсорбции с изменением давления) – это передовая технология разделения газов. В ней используются высококачественные углеродные молекулярные сита в качестве адсорбентов, а принцип адсорбции с изменением давления (PSA) применяется при комнатной температуре для разделения воздуха и получения азота высокой чистоты.

Молекулы кислорода и азота имеют разные скорости диффузии на поверхности молекулярных сит. Молекулы газа меньшего диаметра (O₂) диффундируют быстрее и проникают в большее количество микропор углеродного молекулярного сита, в то время как молекулы газа большего диаметра (N₂) диффундируют медленнее и проникают в меньшее количество микропор углеродного молекулярного сита. Используя это различие в селективной адсорбции азота и кислорода на углеродных молекулярных ситах, кислород обогащается в адсорбционной фазе, а азот — в газовой фазе за короткое время, обеспечивая разделение кислорода и азота и получая азот в качестве обогащения газовой фазы в условиях PSA. Закон адсорбции кислорода на углеродных молекулярных ситах можно суммировать следующим образом: адсорбция при высоком давлении, десорбция при низком давлении.

Через определенный период времени адсорбция кислорода молекулярным ситом достигает равновесия. В соответствии с тем, что адсорбционная способность углеродных молекулярных сит по отношению к адсорбированным газам изменяется в зависимости от давления, давление снижается для десорбции кислорода с углеродного молекулярного сита, что представляет собой процесс регенерации. Регенерацию можно разделить на вакуумную и атмосферную в зависимости от давления регенерации. Вакуумная регенерация обеспечивает тщательную регенерацию молекулярных сит и позволяет легко получить газ высокой чистоты, в то время как атмосферная регенерация отличается упрощенной системой с высокой долговечностью и надежностью.

Азотный генератор с адсорбцией при переменном давлении (сокращенно азотный генератор PSA) — это оборудование для генерации азота, разработанное и изготовленное в соответствии с технологией адсорбции при переменном давлении. Обычно он состоит из двух параллельных адсорбционных башен, а автоматическая система управления строго контролирует временную последовательность в соответствии со специальной программируемой программой для попеременного выполнения адсорбции под давлением и регенерации под пониженным давлением, завершая разделение кислорода и азота и получая необходимый азот высокой чистоты.

Компрессор → Баллон-накопитель воздуха → Фильтр класса 9(C) → Осушитель-холодильник → Фильтр класса 7(T) → Фильтр класса 5(A) → Фильтр класса 3 (фильтр с активированным углем) → Основной блок модульного генератора азота PSA → Баллон-накопитель азота → Расходомер → Точка потребления

Модульный генератор азота состоит из модулей из алюминиевого сплава, обычно трех или четырех рядов. Три ряда модулей из алюминиевого сплава соответствуют адсорбционной башне А, адсорбционной башне В и технологическому резервуару (встроенному) соответственно. Выход азота следующий: чистота 99,5%: расход 7,5–77 Нм³/ч; чистота 99,9%: расход 5,5–55 Нм³/ч; чистота 99,99%: расход 3,9–39 Нм³/ч; чистота 99,999%: расход 2,5–39 Нм³/ч.
Для более высоких скоростей потока используются четыре ряда модулей из алюминиевого сплава, соответствующие двум адсорбционным башням А и двум адсорбционным башням В соответственно, с отдельным технологическим резервуаром. Выход азота следующий: чистота 99,5%: расход 77–154 Нм³/ч; чистота 99,9%: расход 55–110 Нм³/ч; чистота 99,99%: расход 39–80 Нм³/ч; чистота 99,999%: расход 25–50 Нм³/ч.

1. Компактная конструкция, высокая эффективность и энергосбережение.

Модульный генератор азота использует усовершенствованную технологическую схему с упрощенной конструкцией, что значительно уменьшает площадь, занимаемую оборудованием. Его суть заключается в замене традиционных адсорбционных башен из углеродистой стали на легкие и высокопрочные модули из алюминиевого сплава, что не только обеспечивает малый вес оборудования, но и значительно уменьшает его общий объем. Такая компактная конструкция особенно подходит для помещений с ограниченным пространством, таких как мобильные платформы, небольшие цеха или интегрированные производственные линии. С точки зрения энергопотребления, модульная конструкция в сочетании с оптимизированными стратегиями распределения и управления воздухом значительно снижает общее энергопотребление на процессы сжатия воздуха, очистки и производства азота, тем самым эффективно сокращая долгосрочные эксплуатационные расходы.

2. Высокоточный онлайн-мониторинг, простота обслуживания.

Оборудование оснащено импортными высокоточными анализаторами, которые позволяют осуществлять мониторинг чистоты и расхода азота в режиме реального времени, обеспечивая стабильное и надежное качество выходного газа. Анализаторы имеют функции автоматической калибровки и диагностики неисправностей, что в основном обеспечивает работу без технического обслуживания и снижает частоту ручного вмешательства и последующие затраты на техническое обслуживание. Пользователи могут просматривать все ключевые параметры в режиме реального времени через человеко-машинный интерфейс и устанавливать пороговые значения срабатывания сигнализации о чистоте по мере необходимости, повышая уровень интеллектуальности системы.

3. Усовершенствованный процесс заполнения молекулярными ситами, увеличенный срок службы.

В модульном генераторе азота для заполнения молекулярных сит используется метод "blizzard". Этот процесс обеспечивает равномерное и медленное заполнение молекулярных сит, избегая столкновений и измельчения частиц молекулярного сита, вызванных воздействием потока воздуха высокого давления при традиционных методах заполнения. Молекулярное сито равномерно распределяется в адсорбционной башне с высокой плотностью, что повышает эффективность адсорбции, значительно продлевает срок службы и снижает частоту замены и затраты на материалы.

4. Гибкая мобильность, интуитивно понятное и удобное управление.

Оборудование такого типа обычно имеет передвижную конструкцию для гибкого перемещения между различными площадками. Панель управления имеет понятную компоновку с четырьмя ключевыми манометрами, отображающими давление на входе, давление в адсорбционных башнях A/B и давление готового азота соответственно, что позволяет с первого взгляда оценить рабочее состояние. В шкаф интегрированы датчик азота и датчик расхода, данные отображаются централизованно на сенсорном экране и поддерживают удаленную передачу в центральную систему управления для дистанционного мониторинга. В нижней части оборудования установлены кнопка аварийной остановки, индикаторы рабочего состояния и комплексные сигналы тревоги, что дополнительно повышает безопасность эксплуатации и возможности реагирования на чрезвычайные ситуации.

5. Высокая степень индивидуализации, адаптируемость к разнообразным требованиям.

Модульный генератор азота позволяет создавать индивидуальные решения и конфигурации в соответствии с реальными сценариями применения, требованиями к объему газа, условиями площадки и функциональными требованиями заказчиков. Распространенные конструктивные формы включают в себя салазки, коробчатые и модульные варианты, а система электрического управления может гибко адаптироваться к различным схемам, таким как независимые или централизованные шкафы управления. Такая высокая степень индивидуализации обеспечивает бесперебойную интеграцию оборудования в существующие производственные процессы пользователей и позволяет в полной мере использовать его эффективность.

6. Широкий спектр областей применения

Благодаря стабильной и надежной работе, а также гибкой конструкции, модульный генератор азота играет важную роль во многих отраслях промышленности. Электронная промышленность: инертная защита в производстве полупроводников, сварке печатных плат и других процессах; Пищевая промышленность: применение в упаковке, хранении и сохранении свежести продуктов питания, а также в розливе напитков; Химическая и фармацевтическая промышленность: используется в качестве защитного газа при реакциях, газа для транспортировки материалов или газа для фармацевтической упаковки; Металлургическая промышленность: защита от окисления при термообработке, пайке, спекании и других процессах; Мобильные сценарии эксплуатации: временная подача азота, например, при закачке азота на нефтяных месторождениях, подаче газа на суда и проведении технического обслуживания на месте.