RUS ENG
Operor pro vita
Работаем для жизни
c 8:00 до 20:00, без выходных
Продукция 


ПРИМЕНЕНИЕ 



ГлавнаяИнформация › Школа

Школа

Основные понятия

 

Адсорбция – это поглощение газа поверхностью твердого тела за счет сил межмолекулярного взаимодействия молекул газа и молекул твердого тела.
Адсорбент – это высокопористое твердое вещество, обладающее большой удельной поверхностью пор и способное поглощать (адсорбировать) молекулы различных газов.
В генераторах кислорода и азота адсорбенты используют в виде гранул размером 0,5 ÷ 5мм. Гранулированный адсорбент засыпают в емкости (обычно цилиндрической формы), которые называют адсорберами.
Величина адсорбции – количество газа, поглощенное одним граммом адсорбента. Величина адсорбции зависит от давления газа и температуры.

Адсорбенты, применяемые в генераторах кислорода и азота
 
В генераторах кислорода применяют синтетические цеолиты. Величина адсорбции азота на цеолитах приблизительно в 2 раза вы-ше, чем кислорода за счет отличий физических свойств молекул этих газов. Это дает возможность построить процесс очистки воздуха от азота.

В генераторах азота применяют синтетические углеродные молекулярные сита. Величины адсорбции азота и кислорода на этих адсорбентах приблизительно одинаковы. Но скорость поглощения азота в десятки раз ниже скорости поглощения кислорода. Это связано с тем, что диаметр молекулы азота немного превосходит диаметр молекулы кислорода. При синтезе молекулярных сит подбирают такой диаметр входа в адсорбирующие поры, чтобы молекулы кислорода проникали в них легко, а молекулы азота – с затруднением. Разница в скоростях поглощения молекул кислорода и азота является основой для построения процесса очистки воздуха от кислорода.

Принцип работы адсорбционных генераторов кислорода и азота

 

  В основе работы адсорбционных генераторов кислорода и азота лежит процесс, получивший название короткоцикловая безнагревная адсорбция - КБА (PSA – “Pressure Swing Adsorption” по зарубежной терминологии), отличительными чертами которого являются:

• Цикл процесса состоит не менее чем из двух стадий с временем цикла от 5..10 с до 3..5 минут
• На первой из стадий («адсорбция») происходит поглощение адсорбентом преимущественно одного из компонентов с получением первого продукционного потока. На второй стадии («регенерация») поглощенный компонент выделяется из адсорбента и отводится в качестве второго продукционного потока
• Процесс протекает при температуре окружающей среды
• В течение цикла происходят колебания давления с амплитудой от 3 до 10 атм

Основные схемы генераторов кислорода и азота

 

  Схемы организации циклического процесса адсорбционного разделения воздуха можно подразделить на три вида: напорные (PSA – “Pressure Swing Adsorption”), вакуумные (VSA – “Vacuum swing Adsorption”) и смешанные (PVSA – “Pressure and Vacuum Swing Adsorption”). Для напорных схем (PSA) продукционный газ извлекают при давлении выше атмосферного, а стадия регенерации слоя адсорбента протека-ет при атмосферном давлении. Для вакуумных схем (VSA) продукци-онный газ получают при атмосферном давлении, а регенерацию слоя адсорбента проводят при пониженном давлении. Для смешанных схем (PVSA) продукционный газ получают при повышенном давлении, а регенерация протекает при пониженном давлении.

Работа простейшего генератора кислорода

 

Генератор состоит из двух адсорберов (обычно цилиндрические емкости) А и В, заполненных гранулированным цеолитом. Воздух под давлением 4 ÷ 6 атмосфер проходит через один из периодически переключающихся электромагнитных клапанов в адсорбер A. Цеолит поглощает преимущественно азот, а кислород проходит через слой адсорбента и через обратный клапан поступает в ресивер. В это же время в адсорбере  B происходит понижение давления и выброс накопленного азота. Кроме того, часть кислорода из адсорбера А поступает через дроссельное устройство в адсорбер В и дополнительно вытесняет из него накопленный азот. Через время полуцикла адсорберы обмениваются своими функциями. Адсорбер В задерживает азот и продуцирует кислород, а адсорбер А освобождается от накопленного азота.   Такой цикл повторяется многократно.   Извлеченный из воздуха концентрированный  кислород  накапливается в ресивере и может расходоваться в необходимых количествах. Генератор полностью автоматизирован и работает без непосредственного участия человека. Таким образом, генератор кислорода является, по сути, устройством очистки воздуха от азота циклического типа с автоматической регене-рацией (восстановлением свойств) адсорбента в каждом цикле работы.

Работа простейшего генератора азота

 

Генератор азота работает приблизительно так же, как и генератор кислорода. Отличие заключается в том, что адсорберы заполняют гранулированным углеродным молекулярным ситом. При прохождении воздуха через слой адсорбента кислород с легкостью им поглощается, а азот, поглощаемый с меньшей скоростью, проскакивает в конец слоя и поступает в ресивер. Использование двух адсорберов позволяет реализовать циклический процесс очистки воздуха от кислорода с автоматической регенерацией (восстановлением свойств) адсорбента в каждом цикле работы.

Почему максимальная концентрация кислорода, вырабатываемого генератором кислорода без применения дополнительного блока очистки, не превосходит 95,5%?

Состав сухого воздуха приблизительно таков: азот – 78%, кислород – 21%, аргон – 1%. Остальные газы содержатся в пренебрежимо малых количествах. Например, содержание следующего по количеству углекислого газа составляет всего 0,03%. Молекулы кислорода и аргона обладают одинаковыми физическими свойствами по отношению к цеолиту. Поэтому в генераторе кислорода обогащение воздуха кислородом и аргоном происходит в равной степени и составляет приблизительно 4,5 раза. Таким образом, наилучший состав продукционного газа, вырабатываемого генератором кислорода, таков: кислород – 95,5%, аргон – 4,5%.

Основные характеристики генераторов

 

Если Вы решились на покупку генератора кислорода или азота, то перед Вами встает проблема выбора подходящей для Вас модели. Вас, конечно, особенно не волнует внутреннее устройство генератора. Для Вас важно, чтобы он выдавал требуемые характеристики, но при этом занимал минимальную площадь, не требовал больших затрат энергии и работал подольше без капитального ремонта. Ниже описываются основные тактико-технические характеристики, с помощью которых Вы сравните генераторы различных фирм и сделаете правильный выбор, учитывая, безусловно, и фактор стоимости.

Производительность – количество продукционного газа (кислорода для генератора кислорода или азота для генератора азота), вырабатываемого генератором в единицу времени. Выражается в кг/ч, л/мин, м3/ч и других единицах. Здесь важно помнить, что объемный расход зависит от давления и температуры. Ниже приводим формулу для пересчета массового расхода кислорода и азота G в объемный W, приведенный к одной физической атмосфере и температуре 20ºС:

W(м3/ч)=G(кг/ч)*0,751 - кислород;

W(м3/ч)=G(кг/ч)*0,858 - азот.
 
Концентрация – объемная доля кислорода (азота) в продукционном газе, вырабатываемом генератором. Концентрация зависит от производительности генератора. Эта зависимость имеет различный характер для генераторов кислорода и азота (рис. 1 и 2). Для правильно функционирующего генератора кислорода кривая состоит из горизонтального участка, на котором концентрация кислорода постоянна и равна максимальной 95,5%, и участка резкого понижения концентрации. Для генератора азота с уменьшением производительности концентрация азота постепенно возрастает до 99,9% и выше.

Давление продукционного газа (в напорных схемах) – давление, создаваемое продукционным газом в накопительном ресивере. Давление продукционного газа на 0,05÷0,2 мПа ниже давления питающего воздуха. Перепад давлений зависит от конструктивных и технологических особенностей конкретного генератора. В свою очередь давление питающего воздуха влияет на величину удельной производительности генератора (производительность с единицы массы адсорбента). Оп-тимальная величина давления воздуха составляет 0,4÷0,6 мПа для генераторов кислорода и 0,8÷1,0 мПа для генераторов азота.

Степень извлечения - отношение производительности генератора по кислороду (азоту) к расходу воздуха, поступающего на разделение, выраженное в процентах. Степень извлечения продукционного газа – это важнейшая характеристика любого генератора. Так как производительность генератора зависит от концентрации извлекаемого из воздуха газа, то степень извлечения рассчитывают при определенной величине концентрации, называемой пороговой. Для генератора кислорода обычно принимают пороговую концентрацию 90 или 92%. Степень извлечения 92%-го кислорода для современных генераторов, работающих по напорной схеме PSA, составляет величину не менее 7%. Для схем VSA и особенно PVSA степень извлечения может достигать 12% и выше. Для генераторов азота степень извлечения рассчитывают для пороговой концентрации 99% или 99,5%. Для 99%-го азота ее величина колеблется в диапазоне от 30% до 38% для разных производителей.

Энергозатраты на получение кислорода и получение азота (кВтч/м3). Сам генератор кислорода или азота потребляет небольшое количество электроэнергии, которая расходуется на питание блока управления клапанами. Ее величина мала по сравнению с затратами энергии на сжатие воздуха, поступающего на разделение в генератор типа PSA, или на вакуумирование для генератора типа VSA. Поэтому для расчета энергозатрат в кВтч на получение 1 м3 кислорода или 1 м3 азота необходимо поделить мощность двигателя компрессора или вакуум-насоса в кВт на производительность генератора, выраженную в м3/ч. Очевидно, что наименьшие энергозатраты можно получить с помощью генератора, обладающего максимальной степенью извлечения продукционного газа. Немаловажным фактором снижения энергозатрат является применение эффективного компрессора или вакуум-насоса. Для современных генераторов кислорода и азота, работающих по напорному варианту PSA, эта величина составляет 1,2 ÷ 1,5 кВтч/м3 для 92% кислорода и 0,3 ÷ 0,5 кВтч/м3 для 99% азота.

Осуществляем доставку всей
продукции по различным
регионам России,
например: Москва, Санкт-Петербург,
Екатеринбург, Казань, Новосибирск,
Краснодар, Владивосток и другие.
c 8:00 до 20:00, без выходных
(812) 334-56-38 (800) 100-56-38
© 1991-2017, ООО "Провита", Все права защищены

199106, г. Санкт-Петербург, 24-я линия В.О., д. 3-7

E-mail: info@provita.ru  

Карта сайта
Наш телефон:
(812) 334-56-38
(800) 100-56-38
Карта сайта
Поделиться:
© 1991-2017, ООО "Провита", Все права защищены
199106, г. Санкт-Петербург, 24-я линия В.О., д. 3-7
Тел./факс: +7 (812) 334-56-38.+7 (800) 100-56-38
E-mail:
info@provita.ru
Осуществляем доставку всей продукции по различным регионам России, например: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Казань, Новосибирск, Краснодар, Владивосток и другие.
Москва, шоссе Энтузиастов, 31, тел.: +7 (495) 504-36-95
Rambler's Top100
Создание сайта: Nimax
Наверх