Содержание:
- Как работает генератор азота
- Типы генераторов азота
- Как рассчитать производительность
- Преимущества оборудования
- Как выбрать генератор азота на предприятие
Азот — химический элемент с атомным номером 7, составляет около 78% объема атмосферы Земли. Бесцветный, не имеющий запаха и вкуса, газ является инертным. Это означает, что он не вступает в химические реакции с большинством веществ при обычных условиях. Из-за этих свойств его широко используют в различных отраслях промышленности: пищевой, химической, в металлургии, фармацевтике, для создания инертной атмосферы предотвращения окисления и т.д.
Однако для многих промышленных процессов важно получать азот (N2) высокой чистоты. Для этого используют азотные генераторы, которые обеспечивают получение газа непосредственно на месте, позволяют избежать затрат на транспортировку. Это особенно важно для предприятий, которым нужна стабильная подача газа.
Как работает генератор азота
Это устройство, которое извлекает азот из атмосферного воздуха и очищает его от таких компонентов, как кислород, углекислый газ и водяные пары. В зависимости от технологии, применяемой в генераторе, процесс разделения воздуха может достигать различных уровней чистоты и производительности.
Этапы работы генератора:
- Забор и сжатие
Атмосферный воздух поступает в систему через воздухозаборник. Далее он сжимается компрессором, его давление увеличивается до рабочего уровня — от 5 до 10 бар.
- Осушка сжатого воздуха
Далее воздух поступает в рефрижераторный или адсорбционный осушитель, где удаляется основная влага. Этот этап важен для повышения эффективности дальнейших процессов разделения воздуха.
- Разделение воздуха
На этом этапе происходит основное разделение воздуха на компоненты — азот и кислород. В генераторах с адсорбционным методом используется углеродное молекулярное сито, которое задерживает молекулы кислорода, а N2, как менее сорбирующийся газ получают в качестве продукционного газа.
Как это происходит:
- На первой стадии воздух под давлением поступает в колонну с молекулярным ситом. Кислород адсорбируется ситом, а азот поступает в накопительный ресивер.
- На второй стадии происходит сброс давления в колонне, это позволяет кислороду десорбироваться и выходить из пор адсорбента.
- Для ускорения десорбции вторая колонна тоже продувается воздухом, получаемым на выходе первой колонны. Таким образом, процесс разделения газа цикличен, и каждая колонна выполняет свою роль поочередно — одна производит азот, другая очищается и готовится к следующему циклу.
- Выход
После разделения воздуха, азот подается на предприятие или в трубопроводы. Чистота получаемого азота — 95- 99,9999%, в зависимости от типа используемой технологии. Генераторы работают непрерывно, обеспечивая стабильную подачу азота в нужном объеме и необходимой чистоты.
Типы генераторов азота
Адсорбционные (PSA)
Используют углеродные молекулярные сита, которые позволяют разделять атмосферный воздух. Процесс адсорбции заключается в том, что молекулы кислорода задерживаются на поверхности сита, в то время как молекулы N2 проходят через систему. Для этого воздух сжимается до определенного давления, а затем поступает в колонку с адсорбентом. Понижение давления позволяет высвободить захваченные молекулы кислорода и вернуть адсорбент в исходное состояние.
Чистота газа, которую можно получить с помощью адсорбционных генераторов азота, достигает 99,9999%. Показатель подходит для высокотехнологичных процессов, например, при производстве электронной продукции.
Мембранные
Работают по принципу диффузии воздуха через полупроницаемую мембрану, которая задерживает молекулы кислорода, пропуская только азот. Такой процесс является непрерывным по сравнению с адсорбцией. Однако при этом не позволяет получить максимальной чистоты газа, как в первом случае. Его концентрация может достигать только 95-99%.
Как рассчитать азотный генератор
Конструкция азотного генератора зависит от выбранной технологии, одной из двух — PSA или мембранной фильтрации, а также от давления, объема потребляемого воздуха, желаемой чистоты газа и производительности по азоту.
Для точного расчета производительности используют формулы. Приведем пример для каждого типа.
PSA-генератор
При сжатии воздуха до 6 бар и адсорбции кислорода и углекислого газа можно получить до 1000 м³ азота в час при чистоте 99,999%.
Формула для расчета производительности будет выглядеть так:
где:
Q — производительность генератора (м³/ч),
V — объем сжатого воздуха (м³),
η — коэффициент извлечения азота (для PSA около 0,8-0,9),
P — рабочее давление в системе (бар).
Мембранный тип
При данном методе производительность может быть меньше — около 500 м³/ч при чистоте азота 95-99%. Формула для расчета аналогична, но с меньшим коэффициентом извлечения и меньшим давлением.
При расчете учитывайте, что η — обычно 0,6-0,75.
Как правило, чем выше давление и объем, тем больше азота можно извлечь из воздуха. В случае с мембранными генераторами коэффициент извлечения будет несколько ниже из-за особенностей технологии.
Преимущества генераторов азота
В последние годы эти устройства набирают популярность в промышленности. Теперь проигрывают те, кто пользуется традиционными методами поставки газа, такими как доставка сжиженного азота или использование баллонов. С генератором азота предприятия могут производить газ непосредственно на месте.
Почему их выбирают:
- Экономия на транспортировке и хранении
Покупка азота в баллонах или доставка сжиженного газа обойдется дороже, особенно когда требуется постоянная или значительная подача азота по назначению. Генератор заметно сокращает расходы на логистику, хранение, покупку дополнительного оборудования.
- Непрерывная и стабильная подача
В отличие от жидкого азота или баллонов, которые нужно регулярно заменять или заправлять, это устройство обеспечивает предприятие газом 24/7.
- Чистота получаемого азота
Уровень чистоты, например, 99,9999% невозможно гарантировать при использовании баллонов или доставки сжиженного газа, где могут быть посторонние примеси. В этом случае, только метод адсорбции позволяет получать газ такой чистоты.
- Снижение энергетических затрат
Несмотря на то что генераторы нуждаются в энергии для сжатия воздуха, эти затраты минимальны. Особенно у мембранных моделей — у них высокая энергоэффективность, низкие эксплуатационные расходы.
- Простота в обслуживании, долговечность
Современными моделями легко управлять. Они снабжены системой мониторинга, автоматической диагностики. Это позволяет вовремя выявлять и устранять неисправности, минимизирует время простоя, повышает эффективность работы. Также если устройства регулярно обслуживать, проверять их исправность, то они прослужат своим владельцам долгое время.
- Гибкость, масштабируемость
Устройства могут быть адаптированы под нужды предприятия, чтобы обеспечить требуемыми объемами газа. Если со временем потребность в газе увеличится, то можно установить дополнительное оборудование или разработать у нас на заказ нестандартные адсорбционные генераторы азота и кислорода.
- Экологичность
Получение азота методом адсорбции или с помощью мембран — это экологически чистый способ, процесс происходит непосредственно на месте, без использования дополнительных реагентов.
Как выбрать генератор азота на предприятие
Учитывайте несколько важных факторов перед покупкой:
- Чистота газа. Если для производства важен высокий показатель качества газа, то тогда подойдут адсорбционные установки. Для менее требовательных процессов, например, упаковки продуктов, выбирайте мембранные модели.
- Производительность. Для предприятий с потребностью азота в больших объемах, например, от 500 м³/ч и выше, выбирают адсорбционные генераторы или мембранные, в зависимости от чистоты получаемого газа.
- Экономическая эффективность. Мембранные генераторы по стоимости соизмеримы с адсорбционными. Однако вторые оправдывают свою стоимость за счет более высокого качества получаемого азота.
За разработкой, монтажом и пусконаладкой генераторов азота обращайтесь в компанию «Провита». Гарантируем высокое качество и надежность продукции. Получите консультацию по телефону 8 812 334 56 38 или электронной почте provita.russia+7403@gmail.com.
