Generator azotu PSA (Adsorpcja zmiennociśnieniowa) o wydajności 1000 Nm3/h i ciśnieniu tłoczenia 0,3–0,6 MPa

Generator azotu PSA (Adsorpcja zmiennociśnieniowa) o wydajności 1000 Nm³/h i ciśnieniu tłoczenia 0,3–0,6 MPa to przemysłowa instalacja wytwarzająca azot gazowy ze sprężonego powietrza przy użyciu technologii węglowych sit molekularnych (CMS). Systemy te są szeroko stosowane do ciągłej produkcji azotu na miejscu zamiast butli z azotem lub przechowywania ciekłego azotu.

Powietrze atmosferyczne zawiera około:

• 78% azotu
• 21% tlenu
• Niewielkie ilości argonu, CO₂ i wilgoci

System PSA oddziela azot od sprężonego powietrza, wykorzystując różne szybkości adsorpcji tlenu i azotu na materiale CMS.

Powietrze otoczenia jest sprężane do około 0,7–1,0 MPa za pomocą przemysłowej sprężarki powietrza.

Sprężone powietrze przepływa przez:

• Filtry wstępne
• Suszarka chłodnicza lub osuszająca
• Filtry do usuwania oleju

Spowoduje to usunięcie:

• Wilgoć
• Olej
• Cząsteczki kurzu

Czyste i suche powietrze ma kluczowe znaczenie, ponieważ CMS może zostać uszkodzony przez zanieczyszczenie olejem lub wodą.

Sprężone powietrze trafia do pierwszej wieży adsorpcyjnej wypełnionej CMS.

CMS adsorbuje:

• Tlen
• CO₂
• Para wodna

Cząsteczki azotu przechodzą, ponieważ dyfundują wolniej.

Azot o wysokiej czystości opuszcza wieżę i trafia do zbiornika magazynującego azot.

Typowy zakres czystości:

• 95% do 99,9995%

Kiedy wieża A zostanie nasycona:

• Wieża B rozpoczyna adsorpcję
• Wieża A rozhermetyzowuje i regeneruje

To cykliczne przełączanie nazywa się adsorpcją zmiennociśnieniową.

Proces jest w pełni zautomatyzowany i kontrolowany przez sterownik PLC.

Zapewnia zasilanie sprężonym powietrzem.

Typowe wymagania:

• Sprężarka śrubowa bezolejowa lub niskoolejowa
• Ciśnienie: 0,7–1,0 MPa

Usuwa wilgoć, chroniąc CMS.

Typowy punkt rosy:

• ≤ -40°C do -45°C

Usunąć:

• Aerozole olejowe
• Pył
• Węglowodory

Dwa pionowe naczynia wypełnione CMS.

Funkcje:

• Adsorpcja
• Regeneracja

Materiał oddzielający rdzeń.

Właściwości:

• Selektywnie adsorbuje tlen
• Długa żywotność (5–10+ lat)

Stabilizuje:

• Przepływ
• Ciśnienie
• Czystość

Sterownica:

• Przełączanie zaworów
• Regulacja ciśnienia
• Monitorowanie czystości
• Systemy alarmowe

Wspólny sterownik PLC:

• Siemensa S7-1200 / S7-1500

To jest najważniejszy wymóg.

Wymagany:

• Czysty
• Suchy
• Bezolejowy

Zła jakość powietrza szkodzi CMS i zmniejsza czystość azotu.

Zalecony:

• Ciśnienie tłoczenia sprężarki 0,7–0,8 MPa

Niskie ciśnienie zmniejsza:

• Natężenie przepływu
• Stabilność czystości

Pomieszczenie generatora powinno posiadać:

• Dobry przepływ powietrza
• Niski poziom pyłu
• Kontrolowana temperatura

Typowa konserwacja:

• Wymień filtry
• Sprawdź zawory
• Sprawdź sprężarkę
• Kalibracja analizatora tlenu

Koszt utrzymania jest zwykle niski (<1% kosztów kapitałowych rocznie).

Przybliżone zapotrzebowanie na sprężone powietrze:

• 6 000–8 000 Nm3/h sprężonego powietrza
• (w zależności od wymagań czystości)

Wyższa czystość azotu wymaga:

• Więcej sprężonego powietrza
• Większe łóżka CMS

Typowa całkowita moc systemu:

• 250–500 kW
• (zależy od wydajności sprężarki)

Typowa instalacja obejmuje:

• Pomieszczenie kompresora
• Płoza suszarki/filtra
• Poślizg PSA
• Zbiornik magazynowy

Przybliżony ślad:

• 80–200 m²

• Elektryczny
• Zasilanie przemysłowe 380 V / 50 Hz
• Chłodzenie
• Sprężarka chłodzona powietrzem lub wodą
• Powietrze instrumentu
• Do obsługi zaworu pneumatycznego

Generatory azotu PSA są szeroko stosowane, ponieważ azot jest:

• Obojętny
• Niepalny
• Odporny na utlenianie

Używany do:

• Opakowania w atmosferze modyfikowanej (MAP)
• Opakowania na przekąski
• Opakowanie kawy

Zapobiega utlenianiu i przedłuża trwałość.

Używany w:

• Lutowanie na fali
• Piece rozpływowe
• Produkcja półprzewodników

Zapewnia atmosferę beztlenową.

Aplikacje:

• Przykrycie zbiornika
• Oczyszczanie rurociągów
• Zapobieganie wybuchom

Używany do:

• Wyżarzanie
• Spiekanie
• Ochrona pieca

Zapobiega utlenianiu metali.

Azot o wysokiej czystości stosowany jako gaz pomocniczy w:

• Cięcie stali nierdzewnej
• Cięcie aluminium

Używany do:

• Reaktory zobojętniające
• Opakowanie
• Ochrona przed wilgocią

Używany do:

• Oczyszczanie rurociągu
• Próba ciśnieniowa
• Zapobieganie pożarom

• Ciągłe dostarczanie azotu na miejscu
• Niższe koszty eksploatacji niż w przypadku cylindrów
• W pełni automatyczny
• Możliwa do osiągnięcia wysoka czystość
• Szybkie uruchamianie
• Niskie koszty utrzymania
• Bezpieczniejsze niż obsługa ciekłego azotu

• Wymaga wysokiej jakości sprężonego powietrza
• Zużycie energii przez sprężarkę jest znaczne
• Wydajność CMS spada w przypadku zanieczyszczenia
• Wyższa czystość zmniejsza przepływ wyjściowy

Nowoczesne systemy PSA obejmują:

• Analizator tlenu
• Czujniki ciśnienia
• Przepływomierze
• Automatyczna kontrola czystości
• Wyłączenie awaryjne
• Alarmy wysokiego/niskiego ciśnienia
• HMI z ekranem dotykowym PLC

Zaawansowane systemy mogą również obejmować:

• Zdalne monitorowanie
• Integracja ze SCADA
• Diagnostyka IoT