صيانة وصيانة مولد النيتروجين بـ Pressure Swing Adsorption

الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) هي تقنية فصل الغازات. في عام 1960، حصل C. W. SKARSTROM من الولايات المتحدة على براءة اختراع أولية لتوليد الأكسجين باستخدام المنخل الجزيئي بنظام PSA. بعد ذلك، أجرت دول مثل المملكة المتحدة وألمانيا واليابان أبحاثًا تجريبية واسعة. في عام 1970، حققت شركة UCC (Union Carbide Corporation) الأمريكية أول تصنيع صناعي وحافظت على موقع ريادي طويل الأمد في تطوير وتطبيق تقنية PSA. في المنافسة مع طرق الفصل التقليدية، تم تحسين طريقة PSA وصقلها باستمرار، مما أدى إلى تطوير سريع.

يستخدم نظام توليد النيتروجين بنظام PSA الهواء كمادة خام ويستخدم مادة ماصة صلبة عالية الكفاءة وانتقائية (منخل جزيئي كربوني) لامتزاز النيتروجين والأكسجين بشكل انتقائي، وفصلهما عن الهواء. يعتمد تأثير الفصل للمنخل الجزيئي الكربوني على النيتروجين والأكسجين بشكل أساسي على معدلات الانتشار المختلفة لجزيئات هذين الغازين داخل المنخل الجزيئي الكربوني. جزيئات الغاز ذات القطر الأصغر (الأكسجين) تنتشر بشكل أسرع وتدخل الطور الصلب للمنخل الجزيئي بكميات أكبر. بهذه الطريقة، يمكن الحصول على تركيز النيتروجين في الطور الغازي. بعد حوالي دقيقتين، يصل امتزاز الأكسجين بواسطة المنخل الجزيئي إلى التوازن. بناءً على خاصية أن سعة الامتزاز للمنخل الجزيئي الكربوني تختلف تحت ضغوط مختلفة، يتم تقليل الضغط لإزالة جزيئات الأكسجين من المنخل الجزيئي الكربوني؛ تسمى هذه العملية التجديد. يستخدم الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) عادةً برجين متوازيين، يتناوبان بين الامتزاز المضغوط والتجديد المخفض الضغط للحصول على إمداد مستمر بالنيتروجين.

يشمل نظام إنتاج النيتروجين الكامل: ضاغط الهواء (مجموعة) — مكونات تنقية الهواء المضغوط — خزان تخزين الهواء — مولد نيتروجين بنظام PSA — خزان تخزين مؤقت للنيتروجين — خزان تخزين النيتروجين (منخفض الضغط) — نظام تعزيز النيتروجين — خزان تخزين النيتروجين (عالي الضغط).

يتضمن اختيار مولد النيتروجين العديد من القضايا. أولاً، يلزم إجراء بحث شامل للسوق لتحديد الطراز والمواصفات المحددة (سعة إنتاج النيتروجين، نقاء النيتروجين، ضغط المخرج، ونقطة الندى، إلخ). يجب إجراء تحليل مقارن شامل لأداء وخصائص مولدات النيتروجين، ويجب إجراء الاختيار الصحيح بناءً على بيئة العمل المحلية.

عند فحص مولد النيتروجين، يجب على المشغل الانتباه إلى الجوانب التالية:

1. أولاً، تحقق مما إذا كان نقاء النيتروجين ونقطة الندى يلبيان المتطلبات، ثم تحقق مما إذا كان يمكن امتصاصه وتجديده بشكل طبيعي؛
2. تحقق مما إذا كانت إمدادات الطاقة ومصدر الغاز ومصدر المياه وظروف درجة الحرارة المطلوبة للجهاز طبيعية؛
3. راقب ضغط خزان تخزين الهواء وحافظ على ضغط خزان تخزين الهواء بين 0.7 و 0.75 ميجا باسكال. لا تقل عن القيمة المقدرة؛
4. تحقق من المصرف التلقائي في كل مرة لتجنب الانسداد أو التلف الذي قد يؤدي إلى فقدان وظيفة التصريف؛
5. تحقق من المشتت الحراري للمجفف المبرد بانتظام لتجنب التأثير على كفاءة وعمر المجفف بسبب ضعف تبديد الحرارة؛
6. الصيانة الدورية للمرشح الدقيق تعتمد بشكل أساسي على استخدام المرشح والاستبدال الدوري لعنصر المرشح. يمكنك الرجوع إلى طرق الصيانة الدورية والإجراءات الموصى بها من قبل الشركة المصنعة للمرشح لصيانة المرشح؛
7. معايرة محلل الأكسجين، تحقق منه كل شهر. إذا وُجد أن محتوى الأكسجين أعلى من القيمة المقدرة، فيجب النظر فيما إذا كانت فترة خدمة مسبار الأكسجين قد انتهت ويجب استبدال مسبار الأكسجين في الوقت المناسب. يوصى بأن تكون دورة الاستبدال 1 سنة.
8. تحقق بانتظام من حساسية الصمام اللولبي والصمام الهوائي، ونطاق ضغط صمام تنظيم الضغط، ودقة محلل الغاز، وضغط برج الامتزاز، وحالة عادم كاتم الصوت، ونظافة الأنبوب الداخلي مقياس التدفق، وما إلى ذلك، وتعامل مع أي مشاكل لضمان التشغيل الطبيعي للمعدات.

يوفر ضاغط الهواء (المجموعة) الهواء المضغوط المطلوب لمولد النيتروجين بنظام الامتزاز بالضغط المتأرجح. يتم تحديد معدل تدفقه وضغطه والمتطلبات الأخرى وفقًا لاستهلاك الغاز لمولد النيتروجين بنظام الامتزاز بالضغط المتأرجح. سيتم تحديد كفاءة (استهلاك) وحدة الامتزاز بالضغط المتأرجح بشكل أساسي بواسطة أداء المنخل الجزيئي وتدفق العملية وهيكل الممتص. يجب أن يفي ضاغط الهواء بالمتطلبات التالية:

1. حجم الإخراج ≥ 16.5 متر مكعب/دقيقة;
2. ضغط الإخراج بين 0.8 و 0.98 ميجا باسكال;
3. محتوى الزيت ≤ 3 جزء في المليون;
4. درجة الحرارة ≤ 45 درجة مئوية.

في الاستخدام العملي، تشمل الفحوصات اليومية لضاغط الهواء: درجة حرارة التشغيل (≤ 105 درجة مئوية)، ضغط العمل (0.8～1.0 ميجا باسكال)، ضغط الماء (0.3～0.6 ميجا باسكال)، إلخ. تشمل الفحوصات الشهرية مستوى الزيت، وما إذا كان هناك تسرب عند وصلات الأنابيب، وما إلى ذلك. تشمل الصيانة ربع السنوية تنظيف فلتر السحب، وتنظيف عنصر فلتر الهواء، وفحص الموصلات، وما إلى ذلك. يتم إجراء الصيانة السنوية بواسطة مهندسين متخصصين من INGERSOLL RAND وفقًا لـ "دليل الصيانة" لمنتجات Ingersoll RAND. في الاستخدام اليومي، يجب اتباع توصيات الصيانة وأولوياتها في الدليل:

1. إجراء الصيانة وفقًا لعرض وحدة التحكم؛
2. إجراء الصيانة مرة واحدة في السنة.

عندما يكون هناك خطأ عام في المعدات، يجب على الشخص المسؤول عن المعدات استكشاف الأخطاء وإصلاحها وفقًا لإرشادات استكشاف الأخطاء وإصلاحها في الدليل. إذا لم يكن من الممكن استكشاف الأخطاء وإصلاحها، يرجى الاتصال بمهندسي INGESOLL RAND المتخصصين للحصول على المساعدة. العامل الرئيسي الذي يؤثر على أداء ضاغط الهواء هو درجة الحرارة، والعوامل الرئيسية التي تؤثر على درجة الحرارة (تحت ضغط وتدفق ثابتين) تشمل الموسم ودرجة حرارة الماء وجودة الماء. تم تصميم أنابيب مياه التبريد لهذه المعدات لاستخدام مياه الصنبور بقطر مدخل ومخرج يبلغ 40 مم، مع استهلاك مياه يبلغ حوالي 9 طن/ساعة يتم تصريفها مباشرة. بدون إعادة تدوير المياه، سيكون هذا هدراً كبيراً. إعادة تدوير مياه التبريد للاستخدام الثانوي ستتطلب أيضًا استثمارًا ماليًا كبيرًا (تتراوح صلابة المياه المحلية بين 380 و 410 ملغم/لتر). الصيف هو الوقت الأكثر تحديًا لضواغط الهواء، كما أنه يمثل اختبارًا لملاءمة الاختيار الأولي لنوع المبرد. في مولدات النيتروجين بنظام PSA (الامتزاز بالضغط المتأرجح)، يتحمل ضاغط الهواء أعلى استثمار في صيانة المعدات وتحديثها. يعد البحث الشامل للسوق والتخطيط ضروريين قبل اختيار هذا النوع من طرق توليد النيتروجين.

تشمل: ضمان أن التكثيف ومياه الصرف الصحي التي يتم تصريفها من المجفف المبرد غير مسدودة؛ والتحقق من ضغط المبرد (0.3～0.6 ميجا باسكال) وضغط الهواء المضغوط (＜1.0 ميجا باسكال) طبيعيان. تشمل الصيانة النفخ المنتظم للمشعاع (خاصة في الربيع والصيف لمنع مشاكل تبديد الحرارة)، وتنظيف مخرج التصريف، والاستبدال المنتظم (بشكل عام كل 12 شهرًا) للمرشحات الثلاثة (الموديلات: مرشح ثلاثي المراحل XF3-44, مرشح سباعي المراحل XF7-44, مرشح تساعي المراحل XF9-44). يؤثر اختيار المجفف المبرد وطريقة تركيبه وموقع تركيبه والموسم على أدائه في إزالة الزيت والماء.

ترتبط نشاط الكربون المنشط والألومينا في الممتص بشكل مباشر بجودة الهواء من الضاغط وأداء المجفف المبرد في إزالة الزيت والماء. بشكل عام، اعتمادًا على استخدام المعدات، يجب استبدال الكربون المنشط والألومينا كل 3-5 سنوات.

المنخل الجزيئي الكربوني هو جوهر مولد النيتروجين بنظام الامتزاز بالضغط المتأرجح. تشمل مؤشرات أدائه: الصلابة، إنتاج النيتروجين (نيوتن متر مكعب/طن-ساعة)، معدل الاسترداد (N2/Air)%، وكثافة التعبئة. أثناء الاستخدام، منع ارتفاع درجة الحرارة من التأثير على تأثير الامتزاز وتأثير تدفق الهواء القوي من التسبب في تفتيت المنخل الجزيئي.

1. محلل نقاء النيتروجين (نيتروجين عام): 0～1000 جزء في المليون P860 4N Changai;
2. محلل نقاء الأكسجين (نقاء عالي): 0～100 جزء في المليون O2 GNL-9100 Changai;

إعادة الجهاز إلى الشركة المصنعة سنويًا لاختبار ومعايرة مجسات المستشعرات وفقًا لدليل التعليمات. تحقق من أي تشوهات تم العثور عليها أثناء الصيانة الروتينية وقم بالتحقيق فيها.

كمعدات تخزين للمنتج، يجب أن تخضع لفحوصات ذاتية شهرية وفحوصات ذاتية سنوية. يجب إجراء كشف عيوب خارجي من قبل مكتب الإشراف الفني كل 3 سنوات. بعد 6 سنوات، عند الوصول إلى عمر الخدمة التصميمي، يجب تحديد الاستخدام المستمر أو الخردة بناءً على نتائج الفحص.

الصيانة والتحديث ضروريان لضمان التشغيل الطبيعي لمولد النيتروجين بنظام PSA. كمعدات منفعة عامة، يعد التشغيل المستقر لمولد النيتروجين بنظام PSA شرطًا مسبقًا وضمانًا للتجارب الصناعية للوحدة. يمكن للصيانة والتحديث في الوقت المناسب لكل وحدة منع الأعطال وإطالة عمر المعدات وتحسين كفاءة الطاقة.