مولد النيتروجين PSA (امتصاص الضغط المتأرجح) بسعة 1000 نيوتن متر مكعب / ساعة وضغط تفريغ 0.3-0.6 ميجا باسكال هو نظام صناعي ينتج غاز النيتروجين من الهواء المضغوط باستخدام تقنية المنخل الجزيئي الكربوني (CMS). تُستخدم هذه الأنظمة على نطاق واسع لإنتاج النيتروجين المستمر في الموقع بدلاً من أسطوانات النيتروجين أو تخزين النيتروجين السائل.
1. كيف يعمل مولد النيتروجين PSA
مبدأ العمل الأساسي
يحتوي الهواء الجوي على ما يقارب:
- 78% نيتروجين
- 21% أكسجين
- كميات صغيرة من الأرجون وثاني أكسيد الكربون والرطوبة
يقوم نظام PSA بفصل النيتروجين عن الهواء المضغوط باستخدام معدلات امتصاص مختلفة للأكسجين والنيتروجين على مادة CMS.
تدفق عملية دعم البرامج والإدارة
ضاغط الهواء
↓
خزان استقبال الهواء
↓
مجفف هواء + فلاتر
↓
أبراج PSA مع CMS
↓
خزان النيتروجين العازلة
↓
مخرج النيتروجين
عملية خطوة بخطوة
الخطوة 1 – ضغط الهواء
يتم ضغط الهواء المحيط إلى حوالي 0.7-1.0 ميجا باسكال باستخدام ضاغط هواء صناعي.
الخطوة 2 - المعالجة المسبقة للهواء
يمر الهواء المضغوط من خلال:
- المرشحات المسبقة
- مجفف مبرد أو مجفف
- مرشحات إزالة الزيت
هذا يزيل:
- رُطُوبَة
- زيت
- جزيئات الغبار
يعد الهواء النظيف والجاف أمرًا بالغ الأهمية لأن CMS يمكن أن يتلف بسبب تلوث الزيت أو الماء.
الخطوة 3 - الامتزاز في البرج أ
يدخل الهواء المضغوط إلى برج الامتزاز الأول المملوء بـ CMS.
يمتص نظام إدارة المحتوى:
- الأكسجين
- ثاني أكسيد الكربون
- بخار الماء
تمر جزيئات النيتروجين عبرها لأنها تنتشر ببطء أكبر.
الخطوة 4 – إنتاج النيتروجين
يخرج النيتروجين عالي النقاء من البرج ويدخل إلى خزان النيتروجين.
نطاق النقاء النموذجي:
الخطوة 5 - تبديل البرج
عندما يصبح البرج A مشبعًا:
- يبدأ البرج B عملية الامتزاز
- البرج (أ) يخفض الضغط ويتجدد
ويسمى هذا التبديل الدوري الامتزاز سوينغ الضغط.
العملية أوتوماتيكية بالكامل ويتم التحكم فيها بواسطة PLC.
2. مكونات النظام الرئيسية
ضاغط الهواء
يوفر إمدادات الهواء المضغوط.
المتطلبات النموذجية:
- ضاغط لولبي خالي من الزيت أو منخفض الزيت
- الضغط: 0.7-1.0 ميجا باسكال
مجفف الهواء
يزيل الرطوبة لحماية CMS.
نقطة الندى النموذجية:
- ≥ -40 درجة مئوية إلى -45 درجة مئوية
المرشحات
يزيل:
- الهباء الجوي النفط
- تراب
- الهيدروكربونات
أبراج بي إس إيه
سفينتان عموديتان مملوءتان بـ CMS.
الوظائف:
المنخل الجزيئي للكربون (CMS)
مادة الفصل الأساسية.
ملكيات:
- يمتص الأكسجين بشكل انتقائي
- عمر خدمة طويل (5-10+ سنوات)
خزان النيتروجين العازلة
يستقر:
نظام التحكم PLC
الضوابط:
- تبديل الصمام
- تنظيم الضغط
- مراقبة النقاء
- أنظمة الإنذار
بلك المشتركة:
3. مواصفات التشغيل الرئيسية
| المعلمة |
القيمة النموذجية |
| قدرة النيتروجين |
1000 نيوتن متر مكعب/ساعة |
| نقاء النيتروجين |
95% – 99.9995% |
| ضغط المخرج |
0.3 – 0.6 ميجا باسكال |
| ضغط إمدادات الهواء |
0.7 – 1.0 ميجا باسكال |
| نقطة الندى |
≥ -45 درجة مئوية |
| وقت بدء التشغيل |
10-15 دقيقة |
| وضع التشغيل |
أوتوماتيكية بالكامل |
| الجهد االكهربى |
220 فولت / 380 فولت / 50-60 هرتز |
| مدة خدمة نظام إدارة المحتوى (CMS). |
5-10 سنوات |
| درجة حرارة التشغيل |
5 درجة مئوية - 45 درجة مئوية |
| بقايا الأكسجين |
5 جزء في المليون – 5% |
4. متطلبات التشغيل الرئيسية
جودة الهواء المضغوط
وهذا هو المطلب الأكثر أهمية.
مطلوب:
يؤدي سوء نوعية الهواء إلى إتلاف CMS ويقلل من نقاء النيتروجين.
ضغط هواء مستقر
مُستَحسَن:
- ضغط تفريغ الضاغط 0.7-0.8 ميجا باسكال
الضغط المنخفض يقلل:
- معدل التدفق
- استقرار الطهارة
التهوية المناسبة
يجب أن تحتوي غرفة المولد على:
- تدفق هواء جيد
- غبار منخفض
- درجة حرارة يمكن التحكم فيها
الصيانة الدورية
الصيانة النموذجية:
- استبدل المرشحات
- فحص الصمامات
- فحص الضاغط
- معايرة محلل الأكسجين
عادة ما تكون تكلفة الصيانة منخفضة (أقل من 1% من التكلفة الرأسمالية سنويًا).
5. متطلبات النظام لوحدة 1000 نيوتن متر مكعب/ساعة
متطلبات ضاغط الهواء
الطلب التقريبي على الهواء المضغوط:
- 6,000-8,000 نيوتن متر مكعب/ساعة من الهواء المضغوط
- (حسب متطلبات النقاء)
يتطلب نقاء النيتروجين العالي ما يلي:
- المزيد من الهواء المضغوط
- أسرة CMS أكبر
استهلاك الطاقة
إجمالي قوة النظام النموذجية:
- 250-500 كيلوواط
- (يعتمد على كفاءة الضاغط)
متطلبات المساحة
يتضمن التثبيت النموذجي ما يلي:
- غرفة الضاغط
- انزلاق المجفف/الفلتر
- انزلاق PSA
- خزان تخزين
البصمة التقريبية:
متطلبات المنفعة
- كهربائي
- الطاقة الصناعية 380 فولت/50 هرتز
- تبريد
- ضاغط مبرد بالهواء أو مبرد بالماء
- صك الهواء
- لتشغيل الصمام الهوائي
6. التطبيقات الصناعية
تستخدم مولدات النيتروجين PSA على نطاق واسع لأن النيتروجين هو:
- خامل
- غير قابلة للاشتعال
- مقاومة للأكسدة
تغليف المواد الغذائية
تستخدم ل:
- التغليف في الغلاف الجوي المعدل (MAP)
- تغليف الوجبات الخفيفة
- تغليف القهوة
يمنع الأكسدة ويطيل مدة الصلاحية.
صناعة الإلكترونيات
تستخدم في:
- لحام الموجة
- أفران إنحسر
- تصنيع أشباه الموصلات
يوفر جوًا خاليًا من الأكسجين.
الكيميائية والبتروكيماوية
التطبيقات:
- تغطية الخزان
- تطهير خطوط الأنابيب
- منع الانفجار
المعالجة الحرارية للمعادن
تستخدم ل:
يمنع أكسدة المعادن.
القطع بالليزر
يستخدم النيتروجين عالي النقاء كغاز مساعد في:
- قطع الفولاذ المقاوم للصدأ
- قطع الألومنيوم
صناعة الأدوية
تستخدم ل:
- المفاعلات الخاملة
- التعبئة والتغليف
- حماية الرطوبة
النفط والغاز
تستخدم ل:
- تطهير خطوط الأنابيب
- اختبار الضغط
- الوقاية من الحرائق
7. مزايا أنظمة النيتروجين PSA
المزايا
- الإمداد المستمر بالنيتروجين في الموقع
- تكلفة تشغيل أقل من الأسطوانات
- أوتوماتيكية بالكامل
- درجة نقاء عالية يمكن تحقيقها
- بدء تشغيل سريع
- صيانة منخفضة
- أكثر أمانا من التعامل مع النيتروجين السائل
القيود
- يتطلب هواء مضغوط عالي الجودة
- استهلاك طاقة الضاغط كبير
- ينخفض أداء نظام إدارة المحتوى (CMS) إذا كان ملوثًا
- النقاء العالي يقلل من تدفق الإخراج
8. ميزات التحكم والسلامة النموذجية
تشمل أنظمة PSA الحديثة ما يلي:
- محلل الأكسجين
- أجهزة استشعار الضغط
- عدادات التدفق
- التحكم التلقائي في النقاء
- الاغلاق في حالات الطوارئ
- إنذارات الضغط العالي/المنخفض
- شاشة تعمل باللمس PLC HMI
قد تشمل الأنظمة المتقدمة أيضًا ما يلي:
- المراقبة عن بعد
- تكامل SCADA
- تشخيص إنترنت الأشياء
9. PSA مقابل مولد النيتروجين الغشائي
| ميزة |
دعم البرامج والإدارة |
غشاء |
| نقاء |
ما يصل إلى 99.9995% |
عادة <99.5% |
| سعة |
متوسطة إلى كبيرة جدًا |
صغيرة إلى متوسطة |
| كفاءة الطاقة |
أفضل في درجة نقاء عالية |
أفضل في درجة نقاء منخفضة |
| تعقيد |
معتدل |
بسيط |
| أفضل ل |
صناعية عالية النقاء |
الاستخدام العام منخفض النقاء |
