Un generatore di azoto PSA (Pressure Swing Adsorption) con capacità di 1000 Nm3/h e pressione di scarico di 0,3 ∼0,6 MPa

Un generatore di azoto PSA (Pressure Swing Adsorption) con capacità di 1000 Nm3/h e pressione di scarica 0,3 ‰ 0.6 MPa è un sistema industriale che produce gas azoto dall'aria compressa utilizzando la tecnologia del setaccio molecolare al carbonio (CMS)Questi sistemi sono ampiamente utilizzati per la produzione continua di azoto in loco, al posto delle bombole di azoto o dello stoccaggio di azoto liquido.

L'aria atmosferica contiene circa:

• 78% di azoto
• 21% di ossigeno
• Piccole quantità di argon, CO2 e umidità

Il sistema PSA separa l'azoto dall'aria compressa utilizzando i diversi tassi di assorbimento dell'ossigeno e dell'azoto sul materiale CMS.

L'aria ambientale viene compressa a circa 0,7−1,0 MPa con un compressore d'aria industriale.

L'aria compressa passa attraverso:

• Prefiltri
• Altri apparecchi per la produzione di calore
• Filtri di rimozione dell'olio

Questo elimina:

• Acqua di mare
• Olio
• Particelle di polvere

L'aria pulita e secca è fondamentale perché il CMS può essere danneggiato dalla contaminazione da olio o acqua.

L'aria compressa entra nella prima torre di assorbimento riempita di CMS.

CMS assorbe:

• Ossigeno
• Diossido di carbonio
• Vapore acqueo

Le molecole di azoto passano perché si diffondono più lentamente.

L'azoto di alta purezza esce dalla torre e entra in un serbatoio di stoccaggio dell'azoto.

Intervallo di purezza tipico:

• da 95% a 99,9995%

Quando la torre A diventa satura:

• Torre B inizia l' assorbimento
• La torre A pressurizza e rigenera

Questo cambiamento ciclico si chiama adsorbimento a oscillazione di pressione.

Il processo è completamente automatico e controllato da PLC.

Fornisce aria compressa.

Requisito tipico:

• Compressori a vite senza olio o a basso contenuto di olio
• Pressione: 0,7−1,0 MPa

Rimuove l'umidità per proteggere il CMS.

Tipico punto di rugiada:

• ≤ -40°C a -45°C

Rimuovere:

• Aerosol a base di olio
• Polvere
• Idrocarburi

Due vasi verticali pieni di CMS.

Funzioni:

• Adsorbimento
• Rigenerazione

Materiale di separazione del nucleo.

Proprietà:

• Adsorbe selettivamente l'ossigeno
• Lungo ciclo di vita (5 ‰ 10+ anni)

Stabilizza:

• Flusso
• Pressione
• Purezza

Controlli:

• Commutazione della valvola
• Regolazione della pressione
• Monitoraggio della purezza
• Sistemi di allarme

PLC comune:

• Siemens S7-1200 / S7-1500

Questo è il requisito più importante.

Requisiti:

• Pulito
• Secco
• di larghezza superiore a 30 cm

La cattiva qualità dell'aria danneggia il CMS e riduce la purezza dell'azoto.

Raccomandato:

• 0.7 ∙ 0,8 MPa pressione di scarico del compressore

La bassa pressione riduce:

• Tasso di flusso
• Stabilità di purezza

La sala generatore dovrebbe avere:

• Buono flusso d'aria
• Basso livello di polvere
• Temperatura controllata

Manutenzione tipica:

• Sostituire i filtri
• Valvole di controllo
• Controllare il compressore
• Calibrare l'analizzatore di ossigeno

I costi di manutenzione sono generalmente bassi (< 1% del costo del capitale annuo).

La domanda di aria compressa è approssimativa:

• 6,0008000 Nm3/h di aria compressa
• (a seconda dei requisiti di purezza)

Per una maggiore purezza dell'azoto occorre:

• Più aria compressa
• Letti CMS più grandi

Potenza totale tipica del sistema:

• 250 ‰ 500 kW
• (dipende dall'efficienza del compressore)

L'installazione tipica comprende:

• Sala compressori
• Dischi di asciugatore/filtro
• Schizzi di PSA
• Serbatoio di stoccaggio

Impronta approssimativa:

• 80 ‰ 200 m2

• Altri dispositivi
• Potenza industriale 380V / 50Hz
• Frigorifero
• Compressori a raffreddamento ad aria o ad acqua
• Aria dello strumento
• per il funzionamento di valvole pneumatiche

I generatori di azoto PSA sono ampiamente utilizzati perché l'azoto è:

• Inerte
• Non infiammabili
• resistenti all'ossidazione

Utilizzato per:

• Imballaggi in atmosfera modificata (MAP)
• Imballaggi per snack
• Imballaggi per caffè

Previene l'ossidazione e prolunga la durata.

Utilizzato in:

• Saldatura a onde
• Forni a reflusso
• Fabbricazione di semiconduttori

Fornisce un'atmosfera priva di ossigeno.

Applicazioni:

• Copertura del serbatoio
• Tubi di depurazione
• Prevenzione delle esplosioni

Utilizzato per:

• Annellazione
• Fabbricazione a partire da semi di legno
• Protezione dei forni

Previene l'ossidazione dei metalli.

azoto di alta purezza utilizzato come gas di assistenza per:

• Taglio in acciaio inossidabile
• Taglio di alluminio

Utilizzato per:

• Reattori di inertizzazione
• Imballaggio
• Protezione dall'umidità

Utilizzato per:

• Purificazione delle condotte
• Prova di pressione
• Prevenzione degli incendi

• Fornitura continua di azoto in loco
• Costo operativo inferiore rispetto alle bombole
• Completamente automatico
• Purezza elevata raggiungibile
• Avvio rapido
• Basso mantenimento
• Più sicuro della manipolazione dell'azoto liquido

• Richiede aria compressa di alta qualità
• Il consumo energetico del compressore è significativo
• Le prestazioni del CMS diminuiscono se contaminate
• Purezza superiore riduce il flusso di uscita

I moderni sistemi PSA comprendono:

• Analisatore di ossigeno
• Sensori di pressione
• Misuratori di portata
• Controllo automatico della purezza
• Disattivazione di emergenza
• Alarmi ad alta/bassa pressione
• Interfaccia HMI touchscreen PLC

I sistemi avanzati possono anche includere:

• Monitoraggio a distanza
• Integrazione SCADA
• Diagnostica dell'IoT