Generator azotu typu Psa i sprężarka zbiornika paliwa chemicznego zobojętniająca 500cfm

 
Modułowy generator azotu do zobojętniania zbiorników paliw i chemikaliów przy 500 cfm 99,9% -99,99% 120 psi
 
Produkcja azotu prowadzona przy użyciu technologii adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA) na węglowym sicie molekularnym (CMS) jest uważana za dojrzałą, opłacalną i wysoce wydajną metodę produkcji azotu spełniającą szeroki zakres wymagań dotyczących czystości i przepływu.Ciągły wzrost wydajności instalacji wytwarzających azot na bazie PSA wynika z ulepszonych materiałów CMS (rysunek 1) i ulepszeń procesów.Artykuł ten zawiera przegląd podstaw wytwarzania azotu na bazie PSA, skupiając się szczególnie na innowacyjnych praktykach i ulepszonych materiałach CMS.Łącznie postępy te przyczyniają się do ciągłej poprawy wydajności systemów PSA, zapewniając operatorom zakładów przemysłu chemicznego (CPI) sprawdzony sposób na niezawodne i tanie dostarczanie na miejscu suchego azotu o wysokiej czystości.

RYSUNEK 1. Peletki z węglowym sitem molekularnym (CMS), zwykle wytwarzane z łupin orzecha kokosowego, zapewniają pole powierzchni i strukturę porów niezbędną do oddzielenia tlenu i azotu ze strumienia wlotowego sprężonego powietrza

Azot – zarówno w stanie gazowym, jak i ciekłym – ma szerokie zastosowanie w wielu sektorach przemysłu.Należą do nich produkcja żywności i napojów, chemikaliów i farmaceutyków;przetwarzanie ropy naftowej;obróbka cieplna metali;produkcja szkła płaskiego, półprzewodników i elektroniki;i wiele więcej.Obiekty przemysłowe wymagające dużych ilości azotu zawsze szukają wydajnych metod produkcji azotu na miejscu, aby spełnić wszystkie specyfikacje związane z czystością, wymaganiami dotyczącymi przepływu, zużyciem energii, zajmowaną powierzchnią i przenośnością

Azot gazowy wytwarza się poprzez rozdzielenie powietrza na cząsteczki jego głównego składnika (azot i tlen) przy użyciu jednej z dwóch metod:

1. Tradycyjne kriogeniczne frakcjonowanie skroplonego powietrza;lub 2. Separacja powietrza gazowego za pomocą adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA) lub systemów separacji opartych na membranach.Jeśli wymagane są duże ilości azotu o wyjątkowo wysokiej czystości (99,998%), kriogeniczne frakcjonowanie powietrza pozostaje najbardziej wydajną i ekonomiczną opcją technologiczną

2 Jest to najstarsza metoda produkcji azotu, umożliwiająca produkcję zarówno azotu gazowego, jak i ciekłego (do codziennego użytku i jako źródło zapasowe).Frakcjonowanie kriogeniczne powietrza jest zwykle przeprowadzane w dużych zakładach komercyjnych, które następnie dostarczają wytworzony azot użytkownikom.

Jednakże w wielu zakładach CPI wzbogacony azot jest wytwarzany na miejscu przy użyciu systemów separacji PSA na mniejszą skalę lub systemów separacji membranowych.Systemy PSA działają na zasadzie fizycznej adsorpcji tlenu z powietrza przez węglowe materiały sit molekularnych (takie jak te pokazane na rysunku 1), pozostawiając jako produkt strumień wzbogaconego azotu;proces ten przedstawiono na rysunku 2. Dzisiejsze systemy PSA mogą w sposób ekonomiczny wytwarzać azot ze sprężonego powietrza w różnych objętościach.Na przykład dzisiejsze systemy mogą obsłużyć strumień powietrza wlotowego o wartości od mniej niż 5000 do ponad 60 000 std.ft3/h, niezawodnie wytwarza N2 spełniający wymagania czystości od 95 do 99,9995%

RYSUNEK 2. W peletkach CMS tlen jest preferencyjnie adsorbowany, co pozwala na wychwycenie strumienia produktu bogatego w azot do wykorzystania na miejscu

Jednakże koszty inwestycyjne i operacyjne systemu PSA są bezpośrednio skorelowane z czystością wytwarzanego azotu i koszty te szybko rosną, gdy wymagany jest azot o czystości większej niż 99,5%.W niektórych przypadkach opłacalne może być wytwarzanie azotu o wyższej czystości poprzez wytworzenie najpierw azotu o czystości 99,5% przy użyciu systemu PSA, a następnie użycie jednostki palladowej lub miedzianej w celu usunięcia resztkowych poziomów tlenu z produktu azotowego.Takie systemy mogą obniżyć resztkowy tlen do 1–3 ppm.

WYBÓR ODPOWIEDNIEGO SYSTEMU

Wybierając najodpowiedniejszy proces produkcji azotu, należy wziąć pod uwagę kilka parametrów.Czystość i wydajność to najważniejsze czynniki, które mogą mieć wpływ na wybór metodologii produkcji, a co za tym idzie, mają bezpośredni wpływ na koszt jednostkowy wyprodukowanego azotu.Stosowanie systemu wytwarzania azotu PSA, który można zaprojektować tak, aby spełniał wszystkie rodzaje i wzorce przepływu azotu – stały, okresowy i nieregularny – zyskało na popularności w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci dzięki prostocie, wydajności, elastyczności i niezawodności oraz stosunkowo niskie koszty inwestycyjne i operacyjne tej ścieżki produkcyjnej.

Jednakże optymalna szybkość produkcji azotu przy użyciu systemu PSA opartego na peletach CMS wynosi około 3000 Nm3/h wytworzonego N2 (czystość> 95%).W tym zakresie PSA jest opcją bardziej ekonomiczną niż separacja O2/N2 poprzez skraplanie powietrza i separację kriogeniczną lub separację membranową.Poniżej omówiono zasady technologii wytwarzania azotu na bazie PSA z wykorzystaniem CMS oraz kilka ważnych aspektów wiedzy z zakresu inżynierii procesowej.

SITKA MOLEKULARNE WĘGLOWE

CMS należy do specjalnej klasy węgli aktywnych, które mają strukturę niekrystaliczną (amorficzną) i stosunkowo wąski rozkład wielkości porów.Materiał ten zapewnia separację molekularną w oparciu o szybkość adsorpcji azotu, a nie różnice w zdolności adsorpcji pomiędzy tlenem i azotem.Rysunek 2 przedstawia wewnętrzną strukturę materiału CMS, który jest odpowiedni do oddzielania (usuwania) cząsteczek O2 od cząsteczek N2 na wlocie sprężonego powietrza w celu uzyskania strumienia wzbogaconego azotu (Uwaga: Sita molekularne węglowe są selektywne w stosunku do tlenu, podczas gdy zeolitowe sita molekularne są selektywne dla azotu).

Cechy i zalety

Nieograniczona elastyczność: moc produkcyjną można łatwo dostosować bezpośrednio na miejscu poprzez proste dodanie modułów bez wykwalifikowanego personelu

Kompaktowe wymiary umożliwiające instalację nawet w małych lub niskich pomieszczeniach w zakładzie produkcyjnym

Łatwe zarządzanie flotą: wszystkie modele OSP są wyposażone w te same komponenty, co pozwala na ograniczone zarządzanie częściami zamiennymi i łatwą konserwację

Niekorozyjne materiały, takie jak aluminium i stal nierdzewna, do wszystkich elementów procesu