Dusík: co to je a kde se používá?
21 dubna, 2022
Dusík je všude kolem nás. Představuje největší složku ve vzduchu, který dýcháme, ale kterou k dýchání nevyužíváme. V tomto článku se podíváme na některé z mnoha věcí, ke kterým lze použít.
Gas generation Membránový generátor dusíku Technologies Encyklopedie stlačeného vzduchu Dusík Cyklická tlaková adsorpce Generace dusíku pomocí PSA Základní teorie
Schopnost vytvářet vlastní dusík znamená mít plnou kontrolu nad dodávkou N2. To by mohlo být přínosné pro mnoho společností, které denně potřebují dusík. Co to znamená pro vaši společnost? Při výrobě dusíku v místě spotřeby se nemusíte spoléhat na dodávky třetích stran, čímž eliminujete náklady na zpracování, doplňování a dodávání. Jedním způsobem generování dusíku je cyklická tlaková adsorpce.
Při výrobě vlastního dusíku je důležité znát a pochopit úroveň čistoty, které chcete dosáhnout. Některé aplikace vyžadují pouze nízkou úroveň čistoty (mezi 90 a 99 %), například huštění pneumatik a protipožární ochrana, zatímco u jiných, jako jsou aplikace v potravinářském a nápojovém průmyslu nebo lisování plastů, je nutné docílit vysoké úrovně (od 97 do 99,999 %). V těchto případech představuje technologie PSA ideální a nejjednodušší cestu, kterou se vydat. Generátor dusíku v podstatě pracuje tak, že odděluje molekuly dusíku od molekul kyslíku ve stlačeném vzduchu. Cyklická tlaková adsorpce to uskutečňuje zachycováním kyslíku z proudu stlačeného vzduchu pomocí adsorpce. Ta nastává, když se molekuly kyslíku vážou na adsorbent. V tomto případě se molekuly kyslíku připojují k uhlíkovému molekulárnímu sítu (CMS). K tomu dochází ve dvou samostatných tlakových nádobách, z nichž každá je naplněna sítem CMS, které přepínají mezi procesem separace a procesem regenerace. Prozatím jim říkejme věž A a věž B. Na začátku čistý a suchý stlačený vzduch vstupuje do věže A, a protože molekuly kyslíku jsou menší než molekuly dusíku, vstupují do pórů uhlíkové síta. Molekuly dusíku se do těchto pórů nevejdou, takže obcházejí uhlíkové molekulární síto. V důsledku získáte dusík požadované čistoty. Tato fáze se nazývá adsorpční nebo separační. Většina dusíku generovaného ve věži A opouští systém (připravená k přímému použití nebo skladování), zatímco malá část generovaného dusíku protéká do věže B v opačném směru (shora dolů).
Tento průtok je požadován k vytlačení kyslíku zachyceného v předchozí adsorpční fázi věže B. Uvolněním tlaku ve věži B ztratí uhlíková molekulární síta schopnost držet molekuly kyslíku. Ty se oddělují od sít a jsou přenášeny malým průtokem dusíku z věže A. Tento proces čištění vytváří prostor pro nové molekuly kyslíku, které se v další adsorpční fázi připojují k sítům. Tomuto procesu regenerace kyslíkem nasycené věže říkáme „čištění“.
PSA je zkratka pro cyklickou tlakovou adsorpci, z anglického termínu pressure swing adsorption. Jedná se o technologii, kterou lze použít k výrobě dusíku nebo kyslíku pro profesionální účely.
Nejprve je nádrž A ve fázi adsorpce, zatímco nádrž B se regeneruje. Ve druhé fázi se tlak v obou nádobách vyrovná, aby se připravily na přepnutí. Po tomto přepnutí se nádrž A začne regenerovat, zatímco nádrž B vytváří dusík.
Je důležité pochopit úroveň čistoty, která je potřebná pro každou aplikaci, aby bylo možné cíleně vytvářet vlastní dusík. Nicméně existují některé obecné požadavky týkající se vstupního vzduchu. Stlačený vzduch musí být před vstupem do generátoru dusíku čistý a suchý, protože to pozitivně ovlivňuje kvalitu dusíku a také zabraňuje poškození síta CMS vlhkostí. Dále je třeba regulovat vstupní teplotu a tlak v rozmezí 10 až 25 °C a současně udržovat tlak v rozmezí 4 až 13 bar. Aby bylo možné vzduch řádně upravit, musí být mezi kompresorem a generátorem sušič. Pokud je vstupní vzduch generován kompresorem se vstřikováním oleje, měli byste také nainstalovat olejový koalescenční filtr a uhlíkový filtr, abyste stlačený vzduch zbavili veškerých nečistot předtím, než vstoupí do generátoru dusíku. Ve většině generátorů jsou nainstalovány snímače tlaku, teploty a tlakového rosného bodu jako bezpečnostní zařízení, která brání vniknutí kontaminovaného vzduchu do systému PSA a poškození jeho součástí.
Typická instalace: vzduchový kompresor, sušič, filtry, vzdušník, generátor dusíku, zásobník dusíku. Dusík lze spotřebovávat přímo z generátoru nebo prostřednictvím přídavné vyrovnávací nádrže (není zobrazena).
Dalším důležitým aspektem při generování dusíku pomocí technologie PSA je vzduchový faktor. Jedná se o jeden z nejdůležitějších parametrů v systému generátoru dusíku, protože definuje stlačený vzduch potřebný k dosažení určitého průtoku dusíku. Vzduchový faktor tak udává účinnost generátoru, což znamená, že nižší vzduchový faktor znamená vyšší účinnost a samozřejmě nižší celkové provozní náklady.
|
Cyklická tlaková adsorpce (PSA) |
MEMBRÁNA |
DOSAŽITELNÁ ČISTOTA |
EFEKTIVNĚ AŽ 99,999 % |
EFEKTIVNĚ AŽ 99,9 % |
ÚČINNOST |
VYŠŠÍ |
VYSOKÁ |
VÝKON VS. TEPLOTA |
NIŽŠÍ PŘI VYSOKÉ TEPLOTĚ |
VYŠŠÍ PŘI VYSOKÉ TEPLOTĚ |
SLOŽITOST SYSTÉMU |
STŘEDNÍ |
NÍZKÁ |
INTENZITA SERVISU |
NÍZKÁ |
VELMI NÍZKÁ |
STABILITA TLAKU |
KOLÍSAJÍCÍ VSTUP/VÝSTUP |
STABILNÍ |
STABILITA PRŮTOKU |
KOLÍSAJÍCÍ VSTUP/VÝSTUP |
STABILNÍ |
RYCHLOST SPOUŠTĚNÍ |
MINUTY/HODINY |
SEKUNDY |
CITLIVOST NA VODU (PÁRU) |
PDP MAX 8 °C |
ŽÁDNÁ KAPALNÁ VODA |
CITLIVOST NA OLEJ |
NENÍ POVOLEN (< 0,01 mg/m³) |
NENÍ POVOLEN (< 0,01 mg/m³) |
HLADINA HLUKU |
VYSOKÁ (špičky profukování) |
VELMI NÍZKÁ |
HMOTNOST |
STŘEDNÍ |
NÍZKÁ |
21 dubna, 2022
Dusík je všude kolem nás. Představuje největší složku ve vzduchu, který dýcháme, ale kterou k dýchání nevyužíváme. V tomto článku se podíváme na některé z mnoha věcí, ke kterým lze použít.
21 dubna, 2022
Dusík lze na místě vytvářet pomocí membránových generátorů. Tyto stroje jsou založeny na velmi jednoduchém pracovním principu. Další informace.