Атмосферного воздуха содержит в себе 78,1 % азота, 20,8 % кислорода, 0,9 % аргона и примерно 0,2 % других редких газов. Газообразный азот широко используется в процессах где есть необходимость в инертной среде. Для снабжения азотом цеха существуют несколько видов снабжения: это поставка привозного азота в баллонах или в виде жидкого азота, производства азота на месте при помощи мембранной станции, криогенной установки и ли методом КЦА.
В криогенных установках воздух разделяют на компоненты при помощи низкотемпературной ректификации. Данные установки являются сложными в эксплуатации и требуют квалифицированный персонал. Такие установки эффективно работают на крупных производствах с большой производительностью при высокой чистоте газообразный азот.
В последние двадцать лет адсорбционные азотные станции стали популярным выбором в области воздухоразделительного оборудования. Эти установки обеспечивают более эффективный процесс получения газообразных продуктов разделения, что позволяет снизить эксплуатационные издержки. Основные преимущества таких станций включают в себя простоту конструкции, мобильность, быстрый запуск и возможность регулирования концентрации производимых продуктов.
Генераторы азота используют адсорбционные процессы, которые основаны на различиях в свойствах молекул, таких как масса, размеры и структура. Например, молекулы азота и кислорода имеют разные размеры: молекулы азота ~0.39 нм немного больше, чем молекулы кислорода ~0.32 нм. В материале с пористой структурой, таком как молекулярное сито, существуют поры определенного размера ~0.40 нм. Молекулы кислорода, благодаря своим меньшим размерам, легче проникают в поры и адсорбируются в структуре поверхности материала, в то время как молекулы азота проходят мимо и продолжают двигаться дальше. Путем контроля скорости и времени прохождения воздуха через слой молекулярного сита можно получить газообразный азот с желаемой концентрацией.
В настоящее время азотные и кислородные адсорбционные станции используют стандартную двухадсорберную схему, которая была предложена изобретателем Скартстромом в 1960 году. С тех пор технология получения газообразных продуктов с помощью короткоцикловой адсорбции продолжает развиваться. Однако главным фокусом улучшений является выбор подходящего адсорбента с селективными свойствами, которые непосредственно влияют на энергоэффективность станции. Также на эффективность станции влияют способ плотной загрузки, равномерное распределение потока в адсорберах, оптимальные параметры работы.
Современные азотные установки обладают низким удельным энергопотреблением, которое может составлять от 0,19 кВт/ 1 м3 азота в зависимости от производительности и требуемой концентрации азота.
Принцип работы адсорбционной установки основан на разделении воздуха при низком давлении, обычно не превышающем 10 бар(изб.).
Упрощённо процесс работы выглядит следующим образом: сжатый воздух, предварительно очищенный от пыли и капельной влаги, подается снизу в адсорбирующую колонну. В процессе прохождения через слой молекулярного сита, кислород адсорбируется на пористой поверхности адсорбента, а газ насыщается азотом по мере приближения к выходу из адсорбера. Во время этого процесса, часть азота направляется сверху во второй адсорбер для регенерации молекулярного сита. По завершении полуцикла работы, давление в адсорберах выравнивается, и происходит их переключение на отрегенирированный адсорбер. Полуцикл работы одной колонны составляет от 45 до 90 секунд в зависимости от рабочих параметров.
Полученный азот поступает в буферный ресивер, где он накапливается и выравнивается для компенсации возможных изменений потока в процессе работы. Объем ресивера зависит от производительности установки и объема адсорберов. Затем, накопленный азот из ресивера подается потребителю после прохождения системы измерения его концентрации, расхода и давления. Азот, как правило доступен с давлением 8 бар на выходе из установки. . При необходимости можно произвести установку с другими характеристиками.
Использование адсорбционных азотных станций часто предпочтительно перед другими методами получения газообразного азота по следующим причинам:
- Низкая стоимость получаемого азота: себестоимость газообразного азота намного ниже чем азота в баллоне и жидкий азот. При стоимости 1 кВт/ч в 4 рубля, стоимость газообразного азота 1 м3 обойдется примерно в 0,76 руб/м3 (при чистоте азота 97 % об.);
- Гибкость: Станции способны производить азот различной степени чистоты, от 95% до 99,9995%.
- Быстрый монтаж: Станции могут быть быстро поставлены и введены в эксплуатацию.
- Компактность: Станции имеют небольшие размеры, что позволяет сэкономить место на объекте.
- Автоматизация и управление: Станции полностью автоматизированы и обладают простым управлением.
- Безопасность: Азотные станции обеспечивают безопасность в процессе использования.
Все эти особенности делают адсорбционные азотные станции привлекательным выбором для промышленного получения газообразного азота по сравнению с другими источниками средней производительности технических газов. адсорбционные генераторы являются наиболее выгодными и их применение в производстве дает значительные преимущества и самостоятельность предприятия.
Наша компания предлагает, серийные азотные адсорбционные станции российского производства, так и индивидуальные инжиниринговые решения с различной производительностью.
В случае возникновения вопросов, вы всегда сможете связаться с нашими специалистами для консультации.