Azotul gazos este un gaz industrial versatil utilizat în multe sectoare în scopuri, de la inertizare și purjare până la congelare și ambalare a alimentelor. Cu toate acestea, livrările tradiționale prin cilindri și dewars pot fi prohibitiv de costisitoare, periculoase și dificil de transportat și manipulat din punct de vedere logistic.
Din fericire, sistemele generatoare de azot la fața locului folosesc adsorbție prin fluctuație de presiune (PSA) sau separarea membranei tehnologiile oferă o soluție rentabilă, sigură și fiabilă pentru extragerea azotului din aerul ambiant la niveluri de puritate potrivite chiar și pentru cele mai solicitante aplicații.
Acest ghid cuprinzător oferă o comparație aprofundată între PSA și membrană generarea de azot abordări ale factorilor cheie de performanță, considerații legate de costuri, aplicații tipice în care excelează fiecare tehnologie și recomandări pentru selectarea sistemului optim în funcție de nevoile dumneavoastră.
Un primer despre azotul gazos și utilizările acestuia
Înainte de a vă scufunda în specificul producției de PSA și azot membranar, vă ajută să înțelegeți de ce industriile au nevoie de azot în primul rând.
Ca gaz inert, nereactiv, unele dintre principalele utilizări ale azotului includ:
- Epurare – Înlocuirea oxigenului sau a umezelii din echipamentele de proces pentru a preveni coroziunea și pentru a menține puritatea
- Pătură – Protejarea substanțelor chimice și materialelor sensibile la oxigen de expunere/degradare
- Transport – Oferă o atmosferă inactivă pentru mutarea articolelor precum alimente, electronice sau substanțe chimice
- Congelare - Utilizarea temperaturii extrem de scăzute a azotului lichid pentru a congela rapid alimente, produse biologice, țesuturi și alte mostre delicate
- Presurizare – Furnizarea unei forțe consistente în aplicații precum sistemele pneumatice
Azotul este gazul standard de aur pentru aceste funcții critice în industria farmaceutică, chimică, alimentară, aerospațială, electronică, prelucrarea metalelor și industria petrolului/gazelor.
Îndeplinirea purității, presiunii, debitului și toleranțelor de cost ale fiecărei aplicații separă generatorii de înaltă performanță de cei cu performanțe slabe.
Cum funcționează generatoarele de azot PSA
PSA, prescurtare pentru adsorbția prin variație de presiune, separă aerul atmosferic în oxigen concentrat și fluxuri de azot de înaltă puritate, valorificând diferențele de dimensiuni moleculare și afinități de adsorbție.
- Aerul ambiental trece mai întâi filtre pentru a elimina particulele, uleiurile și umezeala
- Aerul curățat curge apoi într-unul din mai multe vase adsorbante împachetat cu Sită moleculară de carbon (CMS) medii înconjurate de componente suport, cum ar fi distribuitori și purificatoare
- La presiuni relative ridicate în interiorul vaselor, materialul CMS absoarbe oxigen relativ mic și molecule de gaz în urmă în rețeaua sa de nanopori dezvoltată pe scară largă, permițând în același timp trecerea preferențială a moleculelor de azot mai ușoare și mai simple.
- Odată ce un vas de adsorbant atinge capacitatea, controalele automate sunt independente schimba presiunea jos aproape de nivelurile mediului ambiant
- Acest lucru determină o inversare a echilibrului în care moleculele de oxigen captive sunt eliberate și spălate în timp ce extracția azotului continuă neîntreruptă din celelalte vase.
Etapele compensate de presurizare și regenerare între mai multe vase creează un ciclu de separare PSA fără întreruperi care consumă energie electrică doar pentru comprimarea aerului, pomparea fluidelor și controlul procesului.
Sistemele de azot PSA proiectate corespunzător sunt foarte robuste. Când sunt alimentate cu suficient aer pretratat și întreținute conform recomandărilor, generatoarele pot produce în mod fiabil azot de calitate specificată pentru peste două decenii.
Cum funcționează generatoarele de azot cu membrană
Separările de membrană adoptă o abordare distinctă pentru extragerea azotului din aer, bazându-se pe diferențele de permeabilitate înnăscute dintre diferitele specii de gaze din materialele polimerice permeabile selectiv.
- Înconjurător aer trece mai întâi prin filtrele de particule și coalescente înainte de a intra în modulele membranare
- Mii de lungi, înguste fibre membranare asigură o suprafață extinsă pentru separarea gazelor
- Materialele din fibre și grosimile pereților sunt proiectate pentru a permite difuzia preferențială a oxigenului și a umidității față de azot.
- La presiuni manometrice menținute, oxigenul migrează prin pereții fibrei mai repede ca „permeat”, în timp ce azotul se deplasează mai repede de-a lungul orificiilor de fibre goale pentru a ieși purificat în fluxul de „retentat”
- Orificiile de ventilație transportă în siguranță speciile care se difuzează mai rapid
Fără piese în mișcare sau controale complexe, generatoarele cu membrană realizează funcționare silențioasă, fiabilitate ridicată și instalare rapidă. Cu toate acestea, limitările de eficiență înseamnă că echipamentul cu membrană tinde să se potrivească cu cerințe mai mici de azot în condiții de puritate moderată.
Operate corect, cartușele cu membrană noi pot dura aproximativ 5 ani înainte de a necesita înlocuire - o procedură simplă, asemănătoare cu schimbarea filtrelor.
PSA vs. Nivelurile de puritate a azotului din membrană
- PSA = Până la 99,9999%
- Membrană = 95-99,5%
Separarea aerului în azot cu puritate ridicată și cu recuperare ridicată ridică o dificultate crescândă, deoarece impuritățile admisibile se reduc dincolo de intervalul 95-99,5%.
Obținerea purității patru, cinci și șase 9 (99,99% până la 99,999999%) se bazează exclusiv pe tehnologia PSA, unde captarea adâncă a oxigenului ajută la generarea de azot de grad de precizie.
PSA vs. debitul de azot din membrană
- PSA = Proiectat pentru aplicații cu azot cu debit mare și foarte mare - ieșiri cuprinzând ~10 până la mii de metri cubi pe oră
- Membrană = fluxuri de azot de obicei mici până la medii de la 5 la ~3000 de metri cubi pe oră
După pregătirea și comprimarea aerului, sistemele PSA folosesc mai multe vase umplute cu CMS care rulează în paralel pentru a scala capacitatea de azot fără sudură pe un plic excepțional de larg, fără a introduce blocaje.
Extinderea sistemului de membrană se confruntă cu provocări mai mari în ceea ce privește dimensionarea modulelor, densitățile de ambalare a fibrelor și gestionarea sarcinilor de putere parazite pe care economiile de scară le ajută la contrabalansarea din partea PSA.
Anumite aplicații ale membranei de nișă se extind la o scară mai mare, dar în general pierd eficiența costurilor în comparație cu PSA.
Compensații PSA față de costul de operare al membranei
| Factorul de cost | PSA | Membrană |
| Prețul inițial al sistemului | De obicei, mai jos | Adesea Mai înalt |
| Consumul de energie | > Membrană | < PSA |
| Consumabile + Piese de schimb | Frecventa joasa | Mai des |
| Frecvența serviciului | Intervale lungi | Minim necesar |
| Costul total pe viață | Inferior | Superior |
În mod contraintuitiv, investiția de capital inițială mai mare pentru PSA aduce dividende prin cheltuieli de operare pe durata de viață mai mici și timpi medii mai mari între defecțiuni în comparație cu sistemele de membrană conduse de înlocuire.
Întreținuți corespunzător, generatoarele emblematice PSA funcționează fiabil pentru peste 20 de ani consumând în același timp consumuri rezonabile de energie cu o cifră de afaceri limitată a consumabilelor, ceea ce duce la costuri scăzute pe picior cub standard.
Ambele tehnologii generează azot mai economic decât orice alternativă.
Industrii și aplicații Ideal pentru azot din membrană
Aerospațial
- Testarea componentelor
- Tuneluri de vânt
Automobile
- Cabine de vopsea
- Umflarea anvelopelor
Alimente și băuturi
- Transport sub presiune
- Gaz de stocare
Gaze de cuptor, metale
- Atmosfere controlate
- Procese termice
Cu simplitatea și curățenia ca puncte de vânzare, generatoarele de azot cu membrană acceptă aplicații cu cerere mai ușoară până la medie, în condiții de puritate moderată, cum ar fi testarea componentelor aerospațiale, utilizarea vopselei auto și a anvelopelor în gama 95-98%, transportul sau depozitarea inertării consumabilelor și aprovizionările cu gaz de cuptor pentru utilizatorii industriei metalelor.
Industrii și aplicații Ideal pentru azot PSA
Producția de gaze industriale
- Alimentare centrală cu gaz
- Distribuție în vrac
Procesare chimică
- Gaz de acoperire inert
- Transport reactant/produs
Petrol și gaze
- Recuperare îmbunătățită a uleiului
- Pipeline porching
Fabricare de electronice
- Atmosfere de transport
- Medii de stocare
Prelucrare farmaceutică
- Transfer fără oxigen
- Gaz de purjare/patură
Atingerea nivelurilor de puritate 99%+ în mod fiabil la volume ridicate susținute face ca sistemele PSA să fie bine potrivite pentru roluri de furnizare de azot la scară mai mare, inclusiv producția și distribuția de gaz industrial centralizată, generarea de azot lichid, sectoarele chimice și farmaceutice cu limite stricte de impurități și activități de volum mare de petrol/gaze.
Îndrumări ale experților pentru satisfacerea nevoilor dvs. specifice de generare de azot
Cu mecanisme de separare fizică, factori de performanță ample și diverse aplicații de cântărit, selectarea soluțiilor optime de azot la fața locului care se potrivesc obiectivelor dvs. poate fi copleșitoare.
Vestea grozavă? Producătorul specializat de generatoare de azot OxyNitra oferă servicii de inginerie de aplicații gratuite care evaluează cerințele dvs. pentru a maximiza valoarea sistemelor integrate PSA sau cu membrană.
Prin discuții detaliate, strângere de informații, calcule, comparații de închiriere/cumpărare și dezvoltări de propuneri, permiteți experților experimentați în azot să se ocupe de sarcinile grele, oferind soluții personalizate, permițându-vă să vă concentrați mai mult timp pe operațiunile principale.
Nu vă mulțumiți cu răspunsuri unice cu azot. Contactați OxyNitra pentru recomandări personalizate concepute în mod explicit în funcție de condițiile dvs. de operare și obiectivele de cost.
