Азотные установки и станции принцип работы

Азотная установка

Азотные установки — установки для получения азота. В промышленно развитых странах мембранные азотные установки практически полностью вытеснили альтернативные способы получения технического азота в случаях, когда не требуются большие его объёмы и высокая чистота.

Содержание

Адсорбционная технология

Принцип адсорбции

В основе процесса адсорбционного разделения газовых сред в азотных установках лежит явление связывания твёрдым веществом, называемым адсорбентом, отдельных компонентов газовой смеси. Это явление обусловлено силами взаимодействия молекул газа и адсорбента.

Технология короткоцикловой адсорбции

Азотные установки работают на основе адсорбционной технологии, основанной на различной зависимости скорости поглощения отдельных компонентов газовой смеси от давления и температуры. Среди нескольких типов адсорбционных установок по производству азота наибольшее распространение в мире получили установки короткоцикловой безнагревной адсорбции (КЦА или PSA-установки).

Схема организации процесса, применяемая в азотных установках с такими системами, основана на регулировании скорости поглощения компонентов разделяемой газовой смеси и регенерации адсорбента путём изменения давления в двух адсорберах — сосудах, содержащих адсорбент. Этот процесс протекает при температуре, близкой к комнатной. При использовании этой схемы азот производится установкой при давлении выше атмосферного.

Процесс короткоцикловой адсорбции (КЦА) в каждом из двух адсорберов состоит из двух стадий. На стадии поглощения происходит улавливание адсорбентом преимущественно одного из компонентов газовой смеси с получением продуктового азота. На стадии регенерации поглощённый компонент выделяется из адсорбента и отводится в атмосферу. Далее процесс повторяется многократно.

Преимущества

Азотные установки дают возможность получать азот чистотой до 99,9995 %. Такая чистота азота может быть получена также криогенными системами, но они значительно сложнее и оправданы только при очень большом объёме производства.

Мембранная технология

Принцип разделения газов

Принципом работы мембранных систем является разница в скорости проникновения компонентов газа через вещество мембраны. Движущей силой разделения газов является разница парциальных давлений на различных сторонах мембраны.

Технология

С того момента, как появились азотные установки, работающие на основе технологии мембранного разделения газов, характеристики применяемых мембран непрерывно улучшались. Современная газоразделительная мембрана представляет собой уже не плоскую пластину или плёнку, а полое волокно. Половолоконная мембрана состоит из пористого полимерного волокна с нанесённым на его внешнюю поверхность газоразделительным слоем.

Мембранный картридж

Конструктивно половолоконная мембрана компонуется в виде цилиндрического картриджа, который представляет собой катушку с намотанным на неё особым образом полимерным волокном. Газовый поток под давлением подаётся в пучок мембранных волокон. Из-за различных парциальных давлений на внешней и внутренней поверхностях мембраны происходит разделение газового потока.

Преимущества

В газоразделительных блоках полностью отсутствуют движущиеся части, что обеспечивает надёжность установок. Мембраны очень устойчивы к вибрациям и ударам, химически инертны к воздействию масел и нечувствительны к влаге, функционируют в широком диапазоне температур от −40 °C до +60 °C. При соблюдении условий эксплуатации ресурс мембранного блока составляет от 130 000 до 180 000 часов (15-20 лет непрерывной работы).

Недостатки мембранных кислородных установок

Ограниченная производительность
Относительно низкая чистота получаемых продуктов

Криогенная технология

Принцип разделения газов

В основе работы криогенных установок разделения воздуха лежит метод низкотемпературной ректификации, базирующийся на разности температур кипения компонентов воздуха и различии составов находящихся в равновесии жидких и паровых смесей. В процессе разделения воздуха при криогенных температурах между находящимися в контакте жидкой и паровой фазами, состоящими из компонентов воздуха, осуществляется массо- и теплообмен. В результате паровая фаза обогащается низкокипящим компонентом (компонентом, имеющим более низкую температуру кипения), а жидкая высококипящим компонентом. Таким образом, поднимаясь по ректификационной колонне вверх, пар обогащается низкокипящим компонентом – азотом, а стекающая вниз жидкость насыщается высококипящим компонентом – кислородом.

Преимущества

Криогенный метод — единственный метод, который обеспечивает высокую чистоту продуктов разделения при, что немаловажно, высоком коэффициенте извлечения, и любом количестве продукта, что обуславливает высокую экономичность. При этом метод позволяет одновременно получать несколько продуктов разделения и получать продукты, как в виде газа, так и в виде жидких продуктов. Таким образом, криогенная технология обеспечивает более высокую гибкость технологии.

Недостатки

К недостаткам криогенных установок можно отнести более длительный, по-сравнению с адсорбционными и мембранными установками, пусковой период. В силу чего данный метод целесообразно применять для крупных стационарных комплексов большой производительности с длительным периодом непрерывной работы.

Ссылки

Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М.: «Химия», 1973;
Трифонов Д. Н., Трифонов В. Д., Как были открыты химические элементы — М.: Просвещение, 1980;
Справочник химика, 2-е изд., т. 1, М.: «Химия», 1966;

Азот
Химическая промышленность
Получение газов
Нефтехимия
Нефтедобыча
Методы разделения

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Азотная установка» в других словарях:

Азотное пожаротушение — Содержание 1 Установки азотного пожаротушения 2 Применение 3 Технология … Википедия

Адсорбент — Адсорбенты высокодисперсные природные или искусственные материалы с большой удельной поверхностью, на которой происходит адсорбция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей. Наиболее важные адсорбенты: активированный уголь,… … Википедия

Аппаратура, реактивы и растворы — 6.2. Аппаратура, реактивы и растворы Весы по ГОСТ 29329 или ГОСТ 24104. Фотоколориметр ФЭК 56М или спектрофотометр СФ 4, или другие аналогичные приборы. Цилиндры стеклянные вместимостью 250 см3 из прозрачного бесцветного стекла (внутренний… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

определение — 2.7 определение: Процесс выполнения серии операций, регламентированных в документе на метод испытаний, в результате выполнения которых получают единичное значение. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Жидкостный ракетный двигатель — (ЖРД) химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно , двух и трёхкомпонентные ЖРД. Содержание 1 История … Википедия

Ил-76 — … Википедия

Нитроклетчатка* — Открытие ее принадлежит Пелузу в 1838 г. Этим именем обозначаются собственно несколько различных азотных эфиров клетчатки, получающихся при обработке очищенных природных видов ее (хлопка, льна, пеньки, древесной целлюлозы и т. п.) азотной… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Нитроклетчатка — Открытие ее принадлежит Пелузу в 1838 г. Этим именем обозначаются собственно несколько различных азотных эфиров клетчатки, получающихся при обработке очищенных природных видов ее (хлопка, льна, пеньки, древесной целлюлозы и т. п.) азотной… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

ЖРД — Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно , дву и трёхкомпонентные ЖРД. Всемирно… … Википедия

Жрд — Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно , дву и трёхкомпонентные ЖРД. Всемирно… … Википедия

Источник

Азотные станции

Для разделения отдельных компонентов газовых сред применяются азотные установки. В этих установках используется принцип зависимости скорости поглощения отдельных компонентов газовой смеси от давления и температуры.

Элементы азотной станции

В состав азотной станции входит:

газоразделительный генератор.Главным элементом этого генератора являются две вертикальные колоны, заполненные адсорбирующим веществом. Эти адсорбционные колоны работают попеременно, чтобы чередовать фазы получения азотных смесей и регенерации;
система подготовки сжатого воздуха. Данная система азотной адсорбционной станции состоит из компрессора, осушителя рефрижераторного типа, комплекта фильтров, предназначенных для тщательной очистки сжатого воздуха, поступающего в установку, от механических частиц, масла и влаги.
Дополнительно такая станция может быть оборудована наполнительной рампой, с помощью которой можно выполнять закачку азотной смеси в баллоны. Помимо этого, на станции может быть установлено оборудование для очистки и охлаждения сжатого воздуха. В некоторых случаях азотную станцию оснащают пожарной сигнализацией и системами пожаротушения.

Принцип работы адсорбционных азотных установок

Как работает азотная КЦА установка? Принцип ее действия основан на разной скорости поглощения компонентов пропускаемой под давлением газовой смеси. В двух сосудах имеется адсорбент. При изменении давления в сосудах газовая смесь разделяется, ее компоненты поглощаются , после чего идет процесс регенерации адсорбента. Процесс повторяется много раз. Все стадии протекают при комнатной температуре.

При повышенном давлении адсорбент улавливает преимущественно один ключевой компонент – кислород, пропуская продуктовый газ, то есть азот. Кислород выводится в атмосферу, азот накапливается. Эти стадии проходят циклично и многократно.

Вывод: азот производится при давлении выше атмосферного путем разделения газовой смеси и улавливания ключевого компонента. Точка росы азота при использовании КЦА достигает значения -70 °С.

Технические характеристики установки АДА

Наименование параметра	Значение
Параметры азота на выходе из установки
Концентрация азота, %	до 99,9995
Производительность по азоту, м 3 /ч	до 10 000
давление азота, ати	до 8
точка росы, °С	?60…?70
Время выхода на рабочий режим, мин	10–15
Ресурс работы установки, тыс. часов	70–120

**производительность приведена к стандартным условиям (t=20° C, P=1 атм.)

Особенности установки для получения азот

азотная станция работает полностью в автоматическом режиме, поэтому в процессе производства азотных смесей не требуется присутствия человека; с помощью станции адсорбционного азотного типа можно получать до 99,9995% азота и до 95% кислорода.

Азотные установки по выгодной цене

Компания «Современные газовые технологии» предлагает адсорбционные азотные установки. Все виды азотных станций, представленные в нашем каталоге, полностью соответствуют высоким стандартам качества.

Источник

Генератор азота: преимущества использования на производстве

Азот – инертный газ, использующийся во многих технологических циклах, например, для питания хроматографов. Использование газа в баллонах высокого давления сопряжено со многими трудностями и приводит к большим расходам. Генератор азота позволяет исследователю получать нужное количество вещества и полностью контролировать весь процесс. В этой статье будут разобраны особенности использования оборудования, а также:

Принцип работы генератора азота

В промышленных условиях данный газ можно получить тремя способами:

Фракционная дистилляция сжиженного воздуха.
Химическая реакция с углем.
Выделение адсорбционным методом.

Но только последний способ позволяет получать большие объемы вещества и подавать его под нужным давлением. Работа генераторов азота основана именно на этой технологии. В воздухе содержится около 78% инертного газа, и его выделение из атмосферы – экономичное и практичное решение. В генераторе воздух проходит через адсорбент, удерживающий молекулы кислорода, и пропускающий азот. Газы разделяются и могут использоваться в промышленных целях.

Схема устройства генератора азота

Конструкция оборудования, его технические параметры и эксплуатационные возможности определяются производителем и видом модели. Например, генератор азота, от производителя НПФ «Мета-хром», вырабатывает до 18 литров газа в час при его чистоте не менее 99,999%, что является очень высоким показателем.

Прибор состоит из:

Компрессора.
Газоразделяющей установки.

В задачи первого блока входит сжатие подаваемого воздуха до нужных значений (не менее 6 атм.) и его предварительная очистка. Перед газоразделителем поток проходит через фильтр, улавливающий частицы воды и масла. Сам генератор азота представляет собой модульную систему из алюминиевых колонн с углеродными молекулярными ситами.

Сначала разделение идет в первом модуле: сито удерживает углекислый газ и кислород, а азот подается в резервуар. Затем колонка очищается от накопленных веществ, в то время как адсорбция протекает во втором модуле. Так обеспечивается непрерывность технологического процесса.

Все режимы работы отражаются на дисплее установки, оператор полностью контролирует выработку инертного газа, его давление, подачу.

Описание рабочего процесса

Доступный для многих предприятий и лабораторий азотный генератор, открывает большие преимущества: стоимость технологических процессов снижается за счет отказа от закупок сжатого газа. Но для достижения экономической выгоды важно, чтобы оборудование работало в нужном режиме: производило достаточное количество вещества определенной чистоты, не требовало сложного подключения или обслуживания, было безопасным и долговечным. Рабочий процесс устройства, соответствующего этим критериям, выглядит следующим образом:

В течение первых 8–10 минут после включения происходит очистка ресивера, адсорберов, соединяющих труб от инородных примесей.
Запуск и подготовка датчиков, отслеживающих концентрацию кислорода и углекислого газа в готовом продукте не должна превышать 0,001% согласно ГОСТу.
Когда достигнуты нужные показатели чистоты, генератор азота подает вещество в линию потребителя (например, для питания хроматографической установки).
Дальнейшая работа устройства направлена на одновременное удовлетворение нескольких целей. Поддерживается стабильное давление подачи очищенного азота в потребительский канал, происходит дальнейшее газоразделение и контролируется концентрация О₂.

Преимущества современных генераторов азота

При выборе оборудования потребитель учитывает его мощность, степень очистки газа, максимальную производительность генератора азота, а также ряд особенностей установки:

Максимальная экономическая эффективность. Высокая степень очистки должна достигаться при небольших затратах электроэнергии, это обеспечит низкую себестоимость газа.
Продуманный рабочий процесс. Большинство технологических циклов нуждаются в непрерывной подаче инертного вещества, и установка должна обеспечивать это условие. При этом оборудование не должно допускать снижение качества газоразделения или требовать длительных периодов простоя (например, для очистки сит и фильтров).
Работа с любым источником сжатого воздуха. Это повышает продуктивность использования устройства за счет снижения затрат на обслуживание и подключение агрегата.
Быстрая и простая пусконаладка. Недорогой монтаж также является важным фактором при выборе подходящего оборудования.

Качество газа и области применения установки

Многие промышленные предприятия и лаборатории решают применять генератор азота не только для хроматографических исследований. Газ используется в качестве носителя или для создания инертной среды при выполнении многих операций и на производстве. Например, его используют при:

Лазерной резке;
Термической обработке металлоизделий.
Пайке электрических схем.
Производстве и упаковке пищевой продукции.
Бутилировании спиртных напитков.
Поддержании работы автоклав.
Создании химических и газовых подушек.
Проведении различных испытаний под давлением и так далее.

При этом каждый процесс нуждается в определенной чистоте азота. Современные генераторы практически полностью удаляют примеси О₂, СО₂, паров воды, обеспечивая стабильно высокое качество газоразделения. Поэтому установки могут применяться в любой отрасли промышленности.

Компактность устройства, его простая пусконаладка, высокая производительность, отсутствие сложного или дорогостоящего обслуживания – ключевые преимущества современных моделей. Это надежный выбор и продуманное решение для каждой компании.

Источник

Азотные установки и станции принцип работы

Азотная установка – это специальный комплекс оборудования, необходимый для получения азота из воздуха. В продуктовом газе, полученном с помощью азотных установок, концентрация азота может достигать значения 99,999 %. Это значение может также корректироваться без внесения каких-либо конструктивных изменений.

Установка включает в себя такое оборудование, как:

Генератор азота, работающий за счет безнагревной короткоцикловой адсорбции. Для работы азотного генератора нужен воздух, сжатый и сухой, под давлением.

Компрессор, с системой нескольких фильтров, необходимых для осуществления очистки сжатого воздуха от различных ненужных механических частиц и компонентов влаги и масла.

Воздушные ресиверы, объем которых выбирается в зависимости от того, какова производительность азотной установки. Ресивер обеспечивает сглаживание пульсаций давления.

Конденсатоотводчик осуществляет первичную очистку сжатого предварительно воздуха от различных элементов.

Азотный ресивер, как дополнительное оборудование, служит для накопления продуктового азота.

Дожимающий компрессор, также включается в состав станции при необходимости. Он нужен для того, чтобы после получения азота, можно было заправлять им баллоны.

Азотная установка может входить в состав мобильной азотной станции. С помощью мобильных станций можно получать из воздуха азот в полевых условиях, либо даже в экстремальных климатических зонах. Нужная чистота азота может устанавливаться в большом диапазоне значений.

Установка может быть адсорбционного, криогенного или мембранного типа.

Мембранные установки – в них газоразделение происходит за счет специальных мембран. Не все газы способны с одинаковой скоростью преодолевать волокна мембранной стенки. Например, молекула азота имеет больший размер, чем молекула кислорода. Так, при прохождении через мембрану, азот задерживается и отделяется от кислорода.

Криогенные установки – могут вырабатывать азот высокой чистоты в жидком и газообразном состоянии. Разделение воздуха посредством низкотемпературной ратификации применяется там, где требуется азот с высокой чистотой и производительностью.

Адсорбционные установки – работают на основе процессов адсорбции и регенерации адсорбента. К ним относятся установки MAXIGAS, работающие без нагрева, с довольно короткими интервалами в переключении. Это процесс так называемой безнагревной короткоцикловой адсорбции. Отличают также генераторы с холодной и горячей регенерацией адсорбента.

Каждая азотная установка имеет свои отличительные черты и преимущества, и выбор ее напрямую зависит от целей дальнейшего использования получаемого азота и параметров, предъявляемых к его качеству.

Источник