Flusso di processo e risoluzione dei problemi per la produzione di azoto tramite generatori di azoto PSA nell'industria del carbone.

Mare di azoto che galleggia e affonda

Il generatore di azoto utilizza setacci molecolari di carbonio di alta qualità come adsorbenti e impiega ilprincipio di assorbimento con oscillazione di pressionea temperatura ambiente per separare l'aria e produrre azoto ad elevata purezza.

In genere, duetorri di assorbimentosono collegati in parallelo, con le valvole pneumatiche di ingressocontrollato da un PLCper funzionare automaticamente, alternando l'adsorbimento pressurizzato e la rigenerazione depressurizzata per completare la separazione azoto-ossigeno e ottenere l'azoto ad elevata purezza richiesto.

(PSA)per la generazione di azoto: le molecole di carbonio possono assorbire contemporaneamente ossigeno e azoto dall'aria e la quantità di adsorbimento aumenta con l'aumentare della pressione. Inoltre,setacci molecolari del carbonioassorbire l'ossigeno molto rapidamente, raggiungendo oltre il 90% in circa 1 minuto; mentre in questo momento la quantità di azoto adsorbito è solo del 5% circa. Pertanto, l'adsorbimento a questo punto è principalmente ossigeno e il resto è principalmente azoto.

Il flusso di lavoro del generatore di azoto è ottenuto daun controllore logico programmabile (PLC)controlla tre elettrovalvole pilota a 5 vie e 2 posizioni, che a loro volta controllano l'apertura e la chiusura di otto valvole pneumatiche della tubazione. Le tre elettrovalvole pilota a 2 posizioni e 5 vie controllano rispettivamente gli stati di aspirazione sinistra, equalizzazione e aspirazione destra. Le sequenze temporali per questi stati sono memorizzate nel PLC. Nello stato di spegnimento, il gas pilota proveniente da tutte e tre le elettrovalvole pilota a 5 vie e 2 posizioni è collegato alle porte chiuse delle valvole della tubazione pneumatica. Quando il processo è nello stato di aspirazione sinistra, l'elettrovalvola che controlla l'aspirazione sinistra viene eccitata e il gas pilota collega le porte di apertura della valvola di ingresso dell'aspirazione sinistra, della valvola del generatore di gas di aspirazione sinistra e della valvola di scarico destra, provocando l'apertura di queste tre valvole e completando il processo di aspirazione sinistra. Contemporaneamente avviene il desorbimento nella torre di adsorbimento destra. Quando il processo è nello stato di equalizzazione, l'elettrovalvola che controlla l'equalizzazione viene eccitata e le altre valvole sono chiuse. Il gas pilota collega le porte di apertura delle valvole di equalizzazione superiore e inferiore, provocando l'apertura di queste due valvole e completando il processo di equalizzazione. Quando il processo è nello stato di aspirazione destra, l'elettrovalvola che controlla l'aspirazione destra viene eccitata e il gas pilota collega le porte di apertura della valvola di ingresso dell'aspirazione destra, la valvola del generatore del gas di aspirazione destra e la valvola di scarico sinistra, provocando l'apertura di queste tre valvole e completando il processo di aspirazione destra. Contemporaneamente, la torre di adsorbimento sinistra si desorbisce. In ciascun segmento del processo, tutte le valvole, tranne quelle che dovrebbero essere aperte, devono essere chiuse. Per garantire che l'ossigeno rilasciato dal setaccio molecolare a causa della riduzione della pressione venga completamente scaricato nell'atmosfera, viene utilizzato azoto gassoso per spurgare la torre di adsorbimento di desorbimento attraverso una valvola di controlavaggio normalmente aperta, soffiando l'ossigeno fuori dalla torre. Questo processo è chiamato backflush e avviene contemporaneamente al desorbimento.

Il flusso di lavoro del nostro generatore di azoto è controllato da aSiemens S7-200controllore programmabile, che controlla prima le elettrovalvole, quindi le elettrovalvole controllano l'apertura e la chiusura di otto valvole pneumatiche della tubazione rispettivamente nelle torri A e B. La sequenza di temporizzazione dell'elettrovalvola è memorizzata nel controller programmabile. Durante gli anni di funzionamento del nostro generatore di azoto, i problemi principali sono stati la bassa pressione di produzione del gas e l’elevato contenuto di ossigeno.

Le ragioni principali del basso stress sono:

1. Se la pressione del gas in ingresso è bassa, anche la pressione di produzione del gas naturale sarà insufficiente.
2. Elevato consumo di gas in loco, produzione di gas insufficiente, che porta naturalmente ad un aumento della pressione.
3. Filtri e valvole intasati o difettosi nella tubazione di alimentazione del gas riducono il flusso di gas, con conseguente produzione di azoto molto inferiore al consumo di gas e di conseguenza una bassa pressione del sistema.
4. Una perdita nel gasdotto ha causato un calo della pressione.
5. Controllo anomalo del circuito della valvola o inceppamento meccanico nel generatore di azoto.

La purezza dei generatori di azoto deve generalmente essere superiore al 99,9%. Un elevato contenuto di ossigeno influenzerà la produzione. Le ragioni principali sono le seguenti, in base al principio di funzionamento:

1. La pressione dell'aria compressa originale era bassa, con conseguente scarso assorbimento dell'oscillazione della pressione e deossigenazione inefficace.
2. elettrovalvoleOvalvole pneumaticheil controllo delle torri sinistra e destra, come tempi di apertura e chiusura ritardati o valvole bloccate e che si rifiutano di funzionare, causeranno perdite di gas. Ciò porterà a un funzionamento irregolare delle due torri, a una scarsa produzione di azoto e a un elevato contenuto di ossigeno.
3. Controllare adeguatamente la quantità di gas utilizzato. Anche l'utilizzo di una quantità di gas superiore alla portata consigliata comporterà una scarsa produzione di azoto.
4. Anche la mancata sostituzione del setaccio molecolare al carbonio e dell'elemento filtrante per un periodo prolungato può portare ad un elevato contenuto di ossigeno.
5. Un malfunzionamento del circuito di controllo provoca un malfunzionamento dell'elettrovalvola, impedendole di aprirsi e chiudersi correttamente, con conseguente malfunzionamento del contenuto di ossigeno.