Il processo di Adsorbimento a Ciclo di Pressione (PSA) è una tecnologia di separazione dei gas.

1 Introduzione al PSA (Pressure Swing Adsorption)
1.1 Adsorbimento a oscillazione di pressione
L'assorbimento a oscillazione di pressione (PSA) è una tecnologia di separazione dei gas. Nel 1960, C. W. Skarstrom degli Stati Uniti fu il primo ad ottenere un brevetto per la produzione di ossigeno da setaccio molecolare PSA.In seguito a una vasta ricerca sperimentale condotta in paesi come il Regno Unito, Germania e Giappone. UCC (United Carbides Corporation) in the United States was the first to achieve industrial-scale production and has long maintained a leading position in the development and application of PSA technologyIn concorrenza con i metodi di separazione tradizionali, il processo PSA ha subito un continuo miglioramento e perfezionamento, portandone un rapido sviluppo.
1.2 Principio di funzionamento
Un sistema di generazione di azoto PSA utilizza l'aria come materia prima e utilizza un adsorbente solido altamente efficiente e altamente selettivo (seto molecolare di carbonio) per assorbire selettivamente azoto e ossigeno,separandoli dall'aria.La separazione dell'azoto e dell'ossigeno da setacci molecolari di carbonio si basa principalmente sulle diverse velocità di diffusione di queste due molecole di gas all'interno del setaccio.Le molecole di gas con diametri più piccoli (ossigeno) si diffondono più rapidamente e penetrano più profondamente nella fase solida del setaccio molecolareIn seguito, l'azoto si arricchisce nella fase gassosa. Dopo circa 2 minuti, l'assorbimento dell'ossigeno dal setaccio molecolare raggiunge l'equilibrio.Sfruttando la caratteristica che la capacità di assorbimento dei setacci molecolari di carbonio varia con la pressione, la pressione viene ridotta per desorbire le molecole di ossigeno dal setaccio molecolare; questo processo è chiamato rigenerazione.L'assorbimento a oscillazione di pressione (PSA) utilizza in genere due torri collegate in parallelo, che subiscono alternativamente adsorbimento a pressione e rigenerazione a riduzione di pressione per produrre una fornitura continua di azoto.
1.3 Visualizzazione dei processi
Un sistema completo di produzione di azoto comprende: air compressor(s)—compressed air purification unit—air storage tank—PSA nitrogen generator—nitrogen buffer tank—nitrogen storage tank (low pressure)—nitrogen pressurization system—nitrogen storage tank
(alta pressione).
2 Introduzione dell'attrezzatura
2.1 Selezione dei generatori di azoto
La selezione di un generatore di azoto comporta numerose considerazioni: in primo luogo, è necessario effettuare un'approfondita ricerca preliminare di mercato per determinare le specifiche specifiche del modello (output di azoto,purezza dell'azoto, pressione di uscita, punto di rugiada, ecc.) deve essere effettuata un'analisi comparativa completa delle prestazioni e delle caratteristiche del generatore di azoto,e la selezione dovrebbe essere basata sull'ambiente operativo locale.

3Produzione e funzionamento dei generatori di azoto
Il sistema di controllo elettrico gestisce la sequenza di operazioni secondo un programma specifico, alternando adsorbimento di pressione e rigenerazione di depressurizzazione.Il processo di produzione del gas opera automaticamente, con portata di azoto, pressione e purezza regolabili e visualizzati continuamente.
3.1 Ispezioni del personale e principali aree di interesse
Quando effettuano ispezioni, gli operatori dei generatori di azoto devono prestare attenzione ai seguenti aspetti: 1) verificare che la purezza dell'azoto e il punto di rugiada soddisfino i requisiti;confermare che l'assorbimento e la rigenerazione procedono normalmente2) Controllare se le condizioni di alimentazione, di alimentazione del gas, di alimentazione dell'acqua e di temperatura richieste dall'unità sono normali; 3) Controllare la pressione del serbatoio di accumulo dell'aria e mantenerla tra 0,7 e 0.75 MPa, assicurandosi che non scenda al di sotto del valore nominale; (4) ispezionare la valvola di scarico automatico durante ogni controllo per evitare blocchi o danni che potrebbero compromettere la sua funzione di scarico;(5) Controllare periodicamente la pulizia delle pinne degli scambiatori di calore dell'asciugatrice frigorifera per evitare che una scarsa dissipazione del calore influisca sulle prestazioni e sulla durata di servizio dell'asciugatrice.(6) La manutenzione periodica del filtro di precisione consiste principalmente nella sostituzione della cartuccia del filtro in base alle condizioni di utilizzo del filtro;fare riferimento al programma di manutenzione e alle procedure di manutenzione del filtro raccomandate dal produttore del filtro7) calibrare l'analizzatore di ossigeno una volta al mese; se il contenuto di ossigeno supera il valore nominale, valutare se la sonda di ossigeno ha raggiunto la fine della sua vita utile e sostituirla prontamente;il ciclo di sostituzione raccomandato è di un anno(8) Controllare regolarmente la sensibilità delle valvole solenoidi e pneumatiche, l'intervallo di pressione dei regolatori di pressione, l'accuratezza degli analizzatori di gas, la tenuta delle torri di assorbimento,lo stato dei gas di scarico dei silenziatori, e la pulizia dei tubi interni del misuratore di portata, e risolvere prontamente eventuali problemi per garantire il normale funzionamento dell'apparecchiatura.
4 Manutenzione e manutenzione dei generatori di azoto
4.1 Compressore d'aria (tipo vite)
Il compressore d'aria (o set di compressori) fornisce l'aria compressa richiesta dal sistema di generazione di azoto PSA (Pressure Swing Adsorption).e altre specifiche sono determinate dal consumo di aria del sistema di generazione di azoto PSAL'efficienza (consumo) del sistema PSA è determinata principalmente dalle prestazioni dei setacci molecolari, dal flusso di processo e dalla struttura degli assorbitori.Il compressore d'aria deve soddisfare le seguenti specifiche:: (1) velocità di consegna dell'aria ≥ 16,5 m3/min; (2) pressione di scarico compresa tra 0,8 e 0,98 MPa; (3) contenuto di olio ≤ 3 ppm; (4) temperatura ≤ 45°C.
Nel funzionamento effettivo, le ispezioni di routine del compressore d'aria includono: temperatura di funzionamento (≤ 105°C), pressione di funzionamento (0,8−1,0 MPa) e pressione dell'acqua (0,3−0,6 MPa).Le ispezioni mensili comprendono il controllo del livello di olio e il controllo delle perdite nelle connessioni dei tubiLa manutenzione trimestrale comprende la pulizia della schermata del filtro dell'aria di aspirazione e dell'elemento del filtro dell'aria, nonché l'ispezione dei raccordi.La manutenzione annuale è eseguita da Ingersoll Rand (INGERSOLL RAND) prodotto * Manuale di manutenzione * e sono eseguiti da Ingersoll Rand ingegneri professionistiDurante il funzionamento quotidiano, seguire le raccomandazioni di manutenzione e l'ordine di priorità descritti nel manuale: (1) eseguire la manutenzione in base al display del controller;(2) Eseguire la manutenzione una volta all'annoIn caso di malfunzionamento generale, la persona responsabile dell'apparecchiatura deve risolvere il problema utilizzando i metodi di riparazione descritti nella guida di risoluzione dei problemi del manuale.Se il problema non può essere risolto, per favore contatta un ingegnere Ingersoll Rand professionista per assistenza.
Il fattore principale che influenza le prestazioni quotidiane del compressore d'aria è la temperatura, e i principali fattori che influenzano la temperatura (in condizioni di pressione e portata costanti) sono:stagioneI tubi di raffreddamento dell'apparecchiatura sono progettati per l'acqua municipale con diametro di ingresso e di uscita di 40 mm.Il consumo d'acqua è di circa 9 tonnellate all'ora e viene scaricato direttamenteIl mancato riciclo di quest'acqua comporterebbe rifiuti significativi.l'implementazione di un sistema di riciclo dell'acqua di raffreddamento per il riutilizzo richiede un investimento finanziario sostanziale (la durezza locale dell'acqua varia da 380 a 410 milligrammi per litro)L'estate è la stagione più impegnativa per i compressori d'aria in termini di prestazioni dell'apparecchiatura e serve anche come prova se la selezione iniziale del tipo di raffreddatore è stata appropriata.In sistemi di generazione di azoto PSA (Pressure Swing Adsorption), i compressori d'aria rappresentano la maggior parte dei costi di manutenzione e manutenzione delle apparecchiature.è essenziale condurre un'approfondita ricerca preliminare di mercato e pianificare per tenere conto delle future spese di manutenzione.
4.2 Asciugatrice refrigerata
Gli essiccatori refrigerati (modello/specificativi: IDS-150AC; 20 Nm3/min) richiedono ispezioni giornaliere, tra cui:verificare se il condensato scaricato dall'asciugatrice frigorifera e le acque reflue scaricate dal filtro a tre fasi sono senza ostacoli· verificare che la pressione del refrigerante (0,3 ∼0,6 MPa) e la pressione dell'aria compressa (<1,0 MPa) siano entro i valori normali;La manutenzione e la manutenzione comportano la pulizia periodica dello scambiatore di calore (soprattutto in primavera e in estate), quando è necessaria una frequente depurazione per evitare una dispersione del calore compromessa), pulire le prese di scarico e sostituire periodicamente (generalmente ogni 12 mesi) i tre filtri (modello:Fase 3 Filtro XF3-44, filtro di grado 7 XF7-44, filtro di grado 9 XF9 ◄ 44); fattori quali la selezione, il metodo di installazione, il luogo di installazione,e stagione dell'asciugatrice frigorifera hanno tutti un certo impatto sulle sue capacità di rimozione dell'olio e dell'umidità.
4.3 Assorbente di carbonio attivo
The activity of the activated carbon and alumina within the adsorber is directly related to the quality of the compressor air and the effectiveness of oil and moisture removal by the refrigerated dryerGeneralmente, in base all'utilizzo delle attrezzature, il carbone attivo e l'alumina devono essere sostituiti ogni 3 o 5 anni.
4.4 Unità di separazione ossigeno-azoto ◄ Torre di assorbimento del setaccio molecolare
Il setaccio molecolare di carbonio è il componente principale di un generatore di azoto ad assorbimento a oscillazione di pressione (PSA).tasso di recupero (N2/aria) in %Durante il funzionamento,devono essere prese precauzioni per evitare che il surriscaldamento influisca sull'efficienza di assorbimento e per evitare la polverizzazione del setaccio molecolare causata da forti impatti sul flusso di gas.
4.5 Detettori di gas
(1) Analizzatore di purezza dell'azoto (azoto standard): modello P860 4N, Changai; (2) Analizzatore di purezza dell'ossigeno (alta purezza): modello GNL-9100, Changai;restituire lo strumento annualmente al fabbricante per l'ispezione e la taratura delle sonde sensori;Se durante l'operazione di routine vengono rilevate anomalie, verificare le letture e indagare sulla causa.
4.6 Serbatoi di stoccaggio del gas
come apparecchiatura di stoccaggio del prodotto, effettuare un'autoispezione una volta al mese e un'autovalutazione una volta all'anno;incaricare l'Ufficio di vigilanza tecnica di effettuare prove non distruttive una volta ogni tre anni;Dopo sei anni, quando è raggiunta la durata di servizio di progetto, determinare se continuare a utilizzare l'apparecchiatura o disattivarla sulla base dei risultati dell'ispezione.
5 Conclusioni
La manutenzione e la manutenzione sono essenziali per garantire il normale funzionamento dei generatori di azoto PSA.Il funzionamento stabile dei generatori di azoto PSA fornisce le condizioni e le garanzie necessarie per le operazioni industriali dell'organizzazione.L'esecuzione tempestiva di manutenzione e manutenzione su tutti i componenti dell'apparecchiatura può prevenire malfunzionamenti, prolungare la durata di vita dell'apparecchiatura, ridurre il consumo di energia e migliorare l'efficienza.

Traduzione con DeepL.com (versione gratuita)