Zariadenie na adsorpciu dusíka pri kolísaní tlaku

V oblasti priemyselnej{0}}generácie plynu na mieste sa zariadenie na adsorpciu dusíka s kolísaním tlaku etablovalo ako praktická alternatíva k dodávanému tekutému dusíku, najmä pre aplikácie s malým až stredným prietokom. Táto technológia, ktorá funguje pri teplote blízkej{2}}okolitej teplote, sa spolieha na fyzikálnu adsorpciu na oddelenie dusíka od stlačeného vzduchu, čím sa vyhýba logistickým nákladom a bezpečnostným úvahám spojeným so skladovaním a prepravou kryogénnej kvapaliny.

Princíp separácie: Kinetická selektivita molekulového sita uhlíka

Separačný mechanizmus je založený na diferenciálnej kinetike adsorpcie kyslíka a dusíka na uhlíkovom molekulovom site (CMS). Pod tlakom vykazujú mikropóry CMS vyššiu rýchlosť adsorpcie molekúl kyslíka-v dôsledku ich o niečo menšieho kinetického priemeru (približne . 0.346 nm) a vyššej polarizácie v porovnaní s dusíkom (približne . 0.364 nm). Keď adsorpčná veža dosiahne svoj prevádzkový tlak (zvyčajne 0,6–0,8 MPa), privádzaný vzduch prechádza lôžkom; kyslík, oxid uhličitý a zvyšková vodná para sú prednostne zadržiavané, zatiaľ čo dusík, ktorý je menej silne adsorbovanou zložkou, preteká a vystupuje ako produktový plyn.

Regenerácia sa dosiahne rýchlym odtlakovaním. Akonáhle je veža odvetraná na úroveň blízku -atmosfére alebo vákuu, zachytené molekuly kyslíka sa desorbujú z mikropórov a sú vypúšťané ako odpadový plyn. Konfigurácia s dvoma -vežami alebo viacerými{4}}vežami zaisťuje, že jedno lôžko zostáva v adsorpčnom režime, zatiaľ čo druhé prechádza regeneráciou, čo umožňuje nepretržitý a stabilný prísun dusíka. Energetická účinnosť zariadenia na adsorpciu dusíka s kolísaním tlaku je preto určovaná menej samotnou kompresnou prácou, ako skôr frekvenciou cyklu kolísania tlaku- a presnosťou logiky prepínania ventilov.

Vzťah medzi čistotou a tokom: kľúčové{0}}obchodné výkony

Ekonomická životaschopnosť dusíkového systému PSA závisí od vyváženia čistoty, prietoku a spotreby energie. Pre danú hardvérovú konfiguráciu môže zvýšenie čistoty produktu o 1 % znížiť obnoviteľný tok o 15 % až 20 %. Nasledujúca tabuľka poskytuje reprezentatívne údaje o výkone pri štandardných podmienkach na vstupe (25 stupňov, atmosférický tlak):

Zobrazené hodnoty sú len orientačné. Skutočný výkon by sa mal korigovať na nadmorskú výšku miesta, teplotu nasávaného vzduchu a relatívnu vlhkosť.

Teplotný rozsah a spotreba energie

Odporúčaný rozsah prevádzkovej teploty okolia pre systém je 5 až 45 stupňov. Prevádzka mimo tohto pásma si vyžaduje dodatočnú predbežnú{3}}úpravu alebo tepelnoizolačné opatrenia. Vstupná teplota chladiacej vody by mala byť udržiavaná na hodnote nižšej alebo rovnej 32 stupňom, s nárastom teploty na úrovni výmenníka menším alebo rovným 8 stupňom.

Pokiaľ ide o špecifickú spotrebu energie, zariadenie na adsorpciu dusíka pri kolísaní tlaku, ktoré produkuje dusík s čistotou 99,5 %, zvyčajne spotrebuje 0,25 – 0,32 kWh na Nm³ produkovaného plynu (vrátane zaťaženia vzduchovým kompresorom a sušičom). To predstavuje 40% až 60% zníženie nákladov v porovnaní s odpareným tekutým dusíkom. Všimnite si však, že špecifická energia sa zvyšuje ne-lineárne s čistotou; príliš{8}}špecifikovanie čistoty bez jasnej potreby procesu je ekonomicky kontraproduktívne.

Základné technické parametre pre dimenzovanie zariadenia

Pri príprave technického dopytu by sa mali jasne definovať nasledujúce parametre, aby sa získal návrh vhodnej veľkosti:

• Prietok dusíka: maximálny nepretržitý prietok požadovaný za normálnych podmienok (Nm³/h)
• Čistota: v ustálenom{0}}stave je potrebný objemový podiel (%)
• Dopravný tlak: minimálny použiteľný tlak v mieste pripojenia (MPa)
• Rosný bod: atmosférický alebo tlakový rosný bod ( stupeň ), relevantný pre protimrazovú ochranu
• Kvalita vstupného vzduchu: zvyškový obsah oleja (menší alebo rovný 0,01 ppm), veľkosť častíc (menší alebo rovný 0,01 μm)
• Riadiaci systém: PLC lokálny / vzdialený komunikačný protokol SCADA / IoT-
• Inštalovaný výkon: celková pripojená záťaž vrátane kompresora, sušiča, generátora a zosilňovača (kW)

Priemyselné aplikácie a technické úvahy

Zariadenie na adsorpciu dusíka s kolísaním tlaku je široko nasadené v aplikáciách, kde ultra{0}}vysoká čistota (vyššia alebo rovná 99,999 %) nie je povinná:

• Chemické spracovanie: opláštenie reaktora, čistenie potrubia, odvzdušňovanie
• Kovovýroba: atmosféra žíhacej pece, asistenčný plyn pre rezanie laserom
• Zostava elektroniky: ochrana proti spájkovaniu pretavením, inertizácia pri spájkovaní vlnou
• Bezpečnosť pri ťažbe: podzemné vstrekovanie dusíka na prevenciu požiaru a inertizáciu
• Environmentálne inžinierstvo: prevzdušňovanie odpadových vôd, systémy krytia skládkových plynov

Zásadná technická poznámka: ak proces konečného{0}}použitia zahŕňa veľké okamžité výkyvy prietoku (napr. cyklické preplachovanie), treba zvážiť vyrovnávaciu nádobu alebo -premenlivý zosilňovač rýchlosti. Bez adekvátneho vyrovnávania môže pokles tlaku počas prepínania veže ohroziť stabilitu čistoty produktu.

CMS je vysoko náchylný na kontamináciu olejom. Účinná predfiltrácia (prenos oleja < 0,003 mg/m³) je povinná; ak tak neurobíte, vedie to k nezvratnej degradácii molekulového sita, čo môže predstavovať viac ako 30 % celkových nákladov-životného cyklu.

Možnosti prispôsobenia a rozsah technickej podpory

Štandardizované modely len zriedka vyhovujú všetkým procesným podmienkam. Kompetentný dodávateľ by mal ponúknuť modulárne prispôsobenie na základe skutočných požiadaviek lokality:

• Flexibilný dizajn čistoty: nepretržité nastavenie v rozsahu 95 % – 99,999 %, nie je obmedzené na pevné nastavené hodnoty
• Vysokotlakové{0}}varianty: priama dodávka až do 3,0 MPa, čím sa eliminuje potreba samostatného zosilňovača
• Kontajnerové lyžiny: vonkajšie-skrinky s ochranou proti vniknutiu IP54 alebo vyššou
• Vzdialená prevádzka: Integrácia OPC UA pre kompatibilitu DCS a bezobslužnú prevádzku

Technická podpora by mala zahŕňať dohľad nad inštaláciou a uvedením do prevádzky, školenie operátorov (vrátane základnej kinetiky adsorpcie) a dvojročné poskytovanie doplnkového CMS na dva roky. Konštrukčná životnosť CMS sa zvyčajne uvádza na 8 – 10 rokov, hoci skutočné trvanie do značnej miery závisí od kvality predúpravy vstupného vzduchu-. Akceptácia výkonu sa bežne overuje online monitorovaním rosného-bodu a zvyškového kyslíka.

PSA vs. membrána vs. kryogénne

Je užitočné rozlíšiť tvorbu dusíka PSA od membránových-a kryogénnych alternatív.

Membránové systémy sa spoliehajú na rozdielne rýchlosti permeácie cez polymérne vlákna. Sú vhodné pre nižšie čistoty (95 % – 99 %) a menšie kapacity (zvyčajne < 100 Nm³/h), ponúkajú výhody bez pohyblivých častí a rýchleho spustenia-, ale nedokážu spoľahlivo dosiahnuť čistotu nad 99,5 %.

Kryogénna separácia vzduchu môže naproti tomu produkovať dusík v množstve 99,999 % alebo viac, ale kapitálové výdavky sú značné a vo všeobecnosti ekonomické len pri množstvách nad 3 000 Nm³/h. Technológia PSA zaberá medzipriestor: čistota až 99,9 % a kapacita pod 3 000 Nm³/h, pokrývajúca najbežnejšie pásmo priemyselného dopytu.

Ďalším často prehliadaným diferenciátorom výkonu je postupnosť vyrovnávania tlaku. Optimalizovaná schéma vyrovnávania môže obnoviť až 80 % mechanickej energie uloženej v tlakovom lôžku, čím sa priamo zníži pracovný cyklus záťaže kompresora. Pri porovnávaní návrhov môže vyžiadanie tabuľky krokov vyrovnávania-šesť{4}}ekvalizácia zvyčajne naznačuje lepšiu špecifickú spotrebu vzduchu ako štvor{5}}kroková-poskytnutie užitočných informácií o efektívnosti návrhu procesu systému.

Zhejiang Shenger Gas Equipment Co., Ltd. sa špecializuje na technológiu separácie adsorpcie pri kolísaní tlaku. Každé zariadenie na adsorpciu dusíka s kolísaním tlaku je dimenzované na základe simulácie procesu s použitím skutočných prevádzkových podmienok na mieste, ktoré pokrývajú hustotu náplne CMS až po načasovanie odozvy ventilu s nastavením úrovne v milisekundách-. Ak by náklady na dusík alebo konzistentnosť čistoty boli problémom, preskúmanie špecifického pracovného cyklu procesu môže odhaliť príležitosti na zlepšenie na úrovni systému.

Populárne Tagy: závod na adsorpciu dusíka s výkyvmi tlaku, výrobcovia, dodávatelia, továreň na výrobu dusíka s adsorpčným výkyvom tlaku v Číne