Sistem Generator Nitrogen Psa Adsorpsi Ayunan Tekanan

Generator nitrogen modular OSL digunakan untuk laser serat dan bidang pemotongan makanan dengan sertifikat ASME kemurnian 30 cfm 99,99%

Produksi nitrogen yang dilakukan menggunakan teknologi adsorpsi ayunan tekanan (PSA) melalui saringan molekul karbon (CMS) dianggap sebagai metode yang matang, hemat biaya, dan sangat efisien untuk menghasilkan nitrogen guna memenuhi berbagai persyaratan kemurnian dan aliran.Peningkatan efisiensi yang berkelanjutan di fasilitas pembangkitan nitrogen berbasis PSA didorong oleh peningkatan material CMS (Gambar 1) dan peningkatan proses.Artikel ini memberikan gambaran umum tentang dasar-dasar pembuatan nitrogen berbasis PSA, dengan fokus khusus pada praktik inovatif dan peningkatan materi CMS.Bersama-sama, kemajuan ini berkontribusi pada peningkatan berkelanjutan dalam kinerja sistem PSA, memberikan operator pabrik industri proses kimia (CPI) cara yang terbukti untuk menghasilkan pasokan nitrogen kering dengan kemurnian tinggi yang dapat diandalkan dan berbiaya rendah di lokasi.

GAMBAR 1. Pelet saringan molekul karbon (CMS), biasanya dibuat dari tempurung kelapa, menyediakan luas permukaan dan struktur pori yang diperlukan untuk memisahkan oksigen dan nitrogen dari aliran masuk udara bertekanan

Nitrogen — baik dalam bentuk gas maupun cair — digunakan dalam berbagai aplikasi di banyak sektor industri.Hal ini mencakup produksi makanan dan minuman, bahan kimia dan obat-obatan;pengolahan minyak bumi;perlakuan panas terhadap logam;pembuatan kaca lembaran, semikonduktor dan elektronik;dan masih banyak lagi.Fasilitas industri yang membutuhkan nitrogen dalam jumlah besar selalu mencari metode produksi nitrogen di lokasi yang efisien untuk memenuhi semua spesifikasi terkait kemurnian, kebutuhan aliran, konsumsi daya, jejak kaki, dan portabilitas.

Gas nitrogen dihasilkan dengan memisahkan udara menjadi molekul komponen utamanya (nitrogen dan oksigen), menggunakan salah satu dari dua metode: 1. Fraksinasi kriogenik tradisional dari udara yang telah dicairkan;atau 2. Pemisahan gas udara menggunakan pressure swing adsorpsi (PSA) atau sistem pemisahan berbasis membran.Jika diperlukan nitrogen dalam volume besar dengan kemurnian sangat tinggi (99,998%), fraksinasi udara kriogenik tetap menjadi pilihan teknologi yang paling efisien dan ekonomis [2].Ini adalah metode produksi nitrogen tertua, dan memiliki kemampuan untuk menghasilkan nitrogen gas dan cair (untuk penggunaan sehari-hari dan sebagai pasokan cadangan).Fraksinasi udara kriogenik biasanya dilakukan di pabrik komersial skala besar yang kemudian mengirimkan nitrogen yang dihasilkan ke pengguna.

Namun, di banyak fasilitas CPI, nitrogen yang diperkaya diproduksi di lokasi menggunakan pemisahan PSA skala kecil atau sistem pemisahan berbasis membran.Sistem PSA beroperasi berdasarkan prinsip adsorpsi fisik oksigen di udara oleh bahan saringan molekul karbon (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1), meninggalkan aliran nitrogen yang diperkaya sebagai produknya;prosesnya diilustrasikan pada Gambar 2. Sistem PSA saat ini secara ekonomis dapat menghasilkan nitrogen dari udara bertekanan pada berbagai volume.Misalnya, sistem saat ini dapat menangani aliran udara masuk kurang dari 5.000 hingga lebih dari 60.000 std.ft3/jam, menghasilkan N2 yang andal dan memenuhi persyaratan kemurnian dari 95 hingga 99,9995%

GAMBAR 2. Dalam pelet CMS, oksigen secara istimewa teradsorpsi, sehingga memungkinkan aliran produk kaya nitrogen ditangkap untuk digunakan di lokasi

Namun, biaya modal dan operasional sistem PSA berkorelasi langsung dengan kemurnian nitrogen yang dihasilkan, dan biaya ini meningkat dengan cepat ketika diperlukan nitrogen dengan kemurnian lebih dari 99,5%.Dalam beberapa kasus, memproduksi nitrogen dengan kemurnian lebih tinggi dapat menghemat biaya dengan terlebih dahulu memproduksi nitrogen dengan kemurnian 99,5% menggunakan sistem PSA, dan kemudian menggunakan unit paladium atau tembaga untuk menghilangkan kadar sisa oksigen dalam produk nitrogen.Sistem seperti ini dapat menurunkan sisa oksigen hingga 1–3 ppm.

MEMILIH SISTEM YANG TEPAT

Saat memilih proses produksi nitrogen yang paling tepat, beberapa parameter harus dipertimbangkan.Kemurnian dan kapasitas adalah faktor terpenting yang dapat mempengaruhi pilihan metodologi produksi, dan karenanya, berdampak langsung pada biaya satuan nitrogen yang diproduksi.Penggunaan sistem penghasil nitrogen PSA, yang dapat dirancang untuk memenuhi semua jenis dan pola aliran nitrogen — stabil, periodik, dan tidak menentu — semakin populer selama beberapa dekade terakhir, berkat kesederhanaan, kinerja, fleksibilitas, dan keandalannya. dan biaya modal dan operasional yang relatif rendah untuk jalur produksi ini.

Namun, laju produksi nitrogen optimal menggunakan sistem PSA berbasis pelet CMS adalah sekitar 3.000 Nm3/jam N2 yang dihasilkan (kemurnian >95%).Dalam rentang tersebut, PSA merupakan pilihan yang lebih ekonomis dibandingkan pemisahan O2/N2 melalui pencairan udara dan pemisahan kriogenik, atau pemisahan berbasis membran.Prinsip-prinsip teknologi pembangkitan nitrogen berbasis PSA menggunakan CMS dan beberapa aspek penting dari pengetahuan rekayasa proses dibahas di bawah ini.

SARINGAN MOLEKULER KARBON

CMS merupakan bagian dari kelas khusus karbon aktif yang mempunyai struktur non-kristal (amorf) dengan distribusi ukuran pori yang relatif sempit.Bahan ini memberikan pemisahan molekul berdasarkan laju adsorpsi nitrogen, bukan perbedaan kapasitas adsorpsi antara oksigen dan nitrogen.Gambar 2 menunjukkan struktur bagian dalam bahan CMS yang sesuai untuk pemisahan (penghilangan) molekul O2 dari molekul N2 di saluran masuk udara terkompresi, untuk menghasilkan aliran nitrogen yang diperkaya (Catatan: Saringan molekul karbon bersifat selektif untuk oksigen, sedangkan saringan molekuler zeolit ​​​​selektif untuk nitrogen).

Fitur-fiturnya meliputi:

Desain tempat tidur ganda dan monobed

Paket lengkap dengan pra-filtrasi dan tangki penyangga

Aman dan dapat diandalkan

Menghasilkan 95 - 99,999% nitrogen murni secara terus menerus

Titik embun hingga -58°F (-50°C)

Filter udara steril tahap akhir disetujui USDA / FSIS untuk digunakan di pabrik daging dan unggas yang diperiksa secara federal.Sepenuhnya mematuhi persyaratan FDA dan GFSI

Menara PSA tidak memerlukan perawatan