10 шагов к экологически чистому и более эффективному производству

Снижение выбросов углекислого газа для экологичного производства - все, что вам нужно знать
10 шагов к экологически чистой выработке сжатого воздуха

Все, что вам нужно знать о процессе транспортировки с помощью пневматических конвейеров

Узнайте, как сделать процесс транспортировки с помощью пневматических конвейеров более эффективным.
3D images of blowers in cement plant
Закрыть

Как работает генератор азота

В воздухе, которым мы дышим, содержится около 78% азота, но азот с более высокой степенью чистоты имеет широкий спектр применений во множестве отраслей промышленности. Компании, использующие азот, могут получить преимущества от самостоятельного производства азота на предприятии

24 марта 2022 г.

Расчетное время чтения: 5 минут

Самостоятельное производство азота на предприятии

Анимированное изображение с символом азота
Азот – это элемент, который позволяет кислороду поддерживать жизнь на нашей планете. Но благодаря ряду характеристик, которые делают его идеально подходящим для множества промышленных применений, он способен на гораздо больше, чем «просто» поддержание нашей жизнедеятельности. Наиболее важной из характеристик этого газа является инертность, что означает медленную реакцию с другими веществами. Это делает его идеальным веществом для применения в тех областях, где необходимо предотвратить медленное окисление (например, коррозию печатных плат в электронной промышленности) или быстрое окисление (например, при взрывах или пожарах). Кроме того, он не имеет запаха и цвета, что означает, что азот является идеальной средой для использования в пищевой промышленности, например, для продления срока годности продуктов питания. Благодаря этим свойствам неудивительно, что азот постоянно требуется во многих отраслях – от автомобильной и химической промышленности до аквакультуры и литьевого формования.

Азот: самый распространенный газ в мире

К счастью, азот доступен в большом объеме, поскольку содержится в воздухе, который мы вдыхаем. Но это не означает, что он готов к использованию во всех упомянутых выше областях промышленности, а также во многих других областях. Азот можно получить тремя способами. Компании могут арендовать резервуар с азотом для размещения на рабочей площадке, организовать поставку газа в резервуарах под высоким давлением, либо производить его самостоятельно. Многие компании быстро осознают, что первые два варианта, которые зависят от стороннего поставщика, неудобны, неэффективны и затратны. К счастью, существует несколько способов производства собственного азота и контроля его объемов, степени чистоты и давления для любой области применения – так возникает возможность гарантированного получения азота в любых необходимых объемах круглосуточно.

 

Таким образом, самостоятельное производство азота на предприятии повышает гибкость производства и, поскольку нет необходимости привлекать сторонних поставщиков, исключаются необходимость в постоянной обработке заказов, затраты на заправку и поставку, а также освобождается пространство, необходимое для хранения баллонов с азотом.

Как работает генератор азота

В сущности, генератор азота работает по следующему принципу: он отделяет молекулы азота от молекул кислорода в сжатом воздухе, что приводит к получению очищенного азота. Производство азота может осуществляться с помощью мембранного генератора азота или генератора азота PSA (генератор, использующий технологию короткоцикловой адсорбции), подключенного к компрессору. Но какую технологию использовать? Это зависит от качества азота, который вам необходим. Если требуется просто накачать шины или использовать азот для предотвращения пожаров/пожаротушения, будет достаточно низкого уровня чистоты азота 90-99% и мембранного генератора азота. Однако, генератор азота PSA необходим, когда требуется очень высокая степень чистоты – 99,999% или 10 частей на миллион и даже выше, например, в пищевой промышленности или для пластикового формования.

 

Помимо того, что компаниям предоставляется возможность контролировать объем азота, который они хотят производить, уровень давления и степень чистоты, самостоятельное производство газа имеет и другие преимущества. Компании больше не подвержены влиянию колебаний цен на рынке, могут сократить транспортные расходы и предотвратить задержки. Кроме того, компаниям, создающим азот самостоятельно, не приходится сталкиваться с угрозами безопасности, которые возникают при работе с баллонами высокого давления, они исключают отходы, связанные с потерями при кипении, и им не приходится возвращать баллоны высокого давления, которые никогда не удается опорожнить полностью. Со временем первоначальные инвестиции в генератор азота окупаются, так как эксплуатационные расходы остаются значительно более низкими, чем при получении азота от стороннего поставщика.

 

Посмотрите этот видеоролик, чтобы узнать больше об азоте

Мембранные генераторы азота

Эта технология разделяет воздух на составляющие газы, прогоняя недорогой сжатый воздух через полупроницаемые мембраны, состоящие из пучков отдельных полых волокон. Каждое волокно очень маленькое, имеет идеально круглое поперечное сечение и ровное отверстие по центру. На одном конце модуля сжатый воздух подается в волокна и контактирует с мембраной по мере прохождения через отверстия волокон. Кислород, водяной пар и другие газовые примеси легко проникают в мембранное волокно и выпускаются, но азот содержится в мембране и проходит через выпускное отверстие. Поскольку водяной пар проникает через мембрану, поток газообразного азота очень сухой, точка росы составляет -50°C (-58°F).

Мембранная технология проста и эффективна, а компактные многофункциональные устройства требуют небольшого объема обслуживания и не требуют эксплуатационных расходов. Эта технология идеально подходит для областей применения, где требуемый расход азота относительно низкий, а уровень чистоты не превышает 99%. Для мембранной технологии требуются более низкие первоначальные инвестиции, чем для технологий с высоким расходом/высокой степенью чистоты, таких как технология короткоцикловой адсорбции (PSA).

Генераторы азота с технологией короткоцикловой адсорбции (PSA)

Изображение, иллюстрирующее применение генераторов азота на заводе
Адсорбция – это процесс, при котором атомы, ионы или молекулы вещества (в данном случае сжатого воздуха) прилипают к поверхности адсорбента. Генератор PSA изолирует азот, а другие газы в потоке сжатого воздуха (кислород, CO2 и водяной пар) адсорбируются, после чего остается практически чистый азот. Генератор PSA захватывает кислород из потока сжатого воздуха, когда молекулы связываются с углеродным молекулярным ситом. Это происходит в двух отдельных сосудах под давлением (колонна A и колонна B), каждый из которых заполнен углеродным молекулярным ситом, переключающимся между процессом разделения и процессом регенерации.

Чистый и сухой сжатый воздух поступает в колонну A. Поскольку молекулы кислорода меньше молекул азота, они проходят через поры сита. Молекулы азота не могут пройти через поры, поэтому они обходят сито, что приводит к получению азота требуемой чистоты. Эта фаза называется фазой адсорбции или разделения. Большая часть азота, производимого в колонне A, покидает систему, будучи готовой к непосредственному использованию или хранению.

Затем небольшая часть вырабатываемого азота поступает в колонну B в противоположном направлении. Этот поток вытесняет кислород, который был захвачен в предыдущей фазе адсорбции колонны B. При сбросе давления в колонне B молекулярные сита теряют способность удерживать молекулы кислорода, который отсоединяется от сит и переносится небольшим потоком азота, поступающим из колонны A. Этот процесс «очистки» позволяет освободить место для новых молекул кислорода, которые будут прикрепиться к ситам на следующей стадии адсорбции.

Технология PSA обеспечивает непрерывную подачу большого объема азота в сложных условиях при обеспечении уровня чистоты до 99,999%. Генераторы PSA требуют более высоких первоначальных инвестиций, чем мембранные генераторы, но они предлагают преимущества более высокого расхода и более высокого уровня чистоты, которые требуются для некоторых отраслей и областей применения.

Обратитесь к специалисту по пневматическим системам, чтобы выбрать оптимальное решение для производства азота на своем предприятии.

Смежные темы

Подготовка воздуха и газов Компрессорное оборудование NGM⁺ Воздушные компрессоры Системы производства азота Системы производства азота и кислорода NGM

Как работает генератор азота

explainer icon