Fluxo de processo e solução de problemas para produção de nitrogênio usando geradores de nitrogênio PSA na indústria de carvão.

Mar Nitrogenado Flutuando e Afundando

O gerador de nitrogênio usa peneiras moleculares de carbono de alta qualidade como adsorventes e emprega oprincípio de adsorção com oscilação de pressãoà temperatura ambiente para separar o ar e produzir nitrogênio de alta pureza.

Normalmente, doistorres de adsorçãoestão conectados em paralelo, com as válvulas pneumáticas de entradacontrolado por um PLCpara operar automaticamente, alternando entre adsorção pressurizada e regeneração despressurizada para completar a separação nitrogênio-oxigênio e obter o nitrogênio de alta pureza necessário.

(PSA)para geração de nitrogênio: as moléculas de carbono podem adsorver simultaneamente oxigênio e nitrogênio do ar, e a quantidade de adsorção aumenta com o aumento da pressão. Além disso,peneiras moleculares de carbonoadsorver oxigênio muito rapidamente, atingindo mais de 90% em cerca de 1 minuto; enquanto a quantidade de nitrogênio adsorvido é de apenas cerca de 5% neste momento. Portanto, a adsorção neste ponto é principalmente oxigênio e o restante é principalmente nitrogênio.

O fluxo de trabalho do gerador de nitrogênio é alcançado porum controlador lógico programável (PLC)controlando três válvulas solenóides piloto de 2 posições e 5 vias, que por sua vez controlam a abertura e o fechamento de oito válvulas pneumáticas de tubulação. As três válvulas solenóides piloto de 2 posições e 5 vias controlam os estados de sucção esquerda, equalização e sucção direita, respectivamente. As sequências de temporização para estes estados são armazenadas no PLC. No estado desligado, o gás piloto de todas as três válvulas solenóides piloto de 2 posições e 5 vias é conectado às portas fechadas das válvulas pneumáticas da tubulação. Quando o processo está no estado de sucção esquerdo, a válvula solenóide que controla a sucção esquerda é energizada e o gás piloto conecta as portas de abertura da válvula de entrada de sucção esquerda, da válvula geradora de gás de sucção esquerda e da válvula de escape direita, fazendo com que essas três válvulas se abram e completem o processo de sucção esquerda. Simultaneamente, a dessorção ocorre na torre de adsorção direita. Quando o processo está no estado de equalização, a válvula solenóide que controla a equalização é energizada e as demais válvulas são fechadas. O gás piloto conecta as portas de abertura das válvulas de equalização superior e inferior, fazendo com que essas duas válvulas abram e completando o processo de equalização. Quando o processo está no estado de sucção direita, a válvula solenóide que controla a sucção direita é energizada e o gás piloto conecta as portas de abertura da válvula de entrada de sucção direita, da válvula geradora de gás de sucção direita e da válvula de exaustão esquerda, fazendo com que essas três válvulas se abram e completem o processo de sucção direita. Simultaneamente, a torre de adsorção esquerda é dessorvida. Em cada segmento do processo, todas as válvulas, exceto aquelas que deveriam estar abertas, devem ser fechadas. Para garantir que o oxigênio liberado da peneira molecular devido à redução da pressão seja completamente descarregado na atmosfera, o gás nitrogênio é usado para purgar a torre de adsorção de dessorção através de uma válvula de retrolavagem normalmente aberta, soprando o oxigênio para fora da torre. Este processo é denominado backflush e ocorre simultaneamente à dessorção.

O fluxo de trabalho do nosso gerador de nitrogênio é controlado por umSiemens S7-200controlador programável, que primeiro controla as válvulas solenóides e, em seguida, as válvulas solenóides controlam a abertura e o fechamento de oito válvulas pneumáticas de tubulação nas torres A e B, respectivamente. A sequência de temporização da válvula solenóide é armazenada no controlador programável. Durante os anos de operação do nosso gerador de nitrogênio, os principais problemas foram a baixa pressão de produção de gás e o alto teor de oxigênio.

As principais razões para o baixo estresse são:

1. Se a pressão do gás de entrada for baixa, a pressão de produção de gás natural também será insuficiente.
2. Alto consumo de gás no local, produção insuficiente de gás, levando naturalmente ao aumento da pressão.
3. Filtros e válvulas entupidos ou defeituosos na tubulação de abastecimento de gás reduzem o fluxo de gás, resultando em uma produção de nitrogênio muito menor do que o consumo de gás e, consequentemente, em uma baixa pressão do sistema.
4. Um vazamento no gasoduto fez com que a pressão caísse.
5. Controle anormal do circuito da válvula ou bloqueio mecânico no gerador de nitrogênio.

A pureza dos geradores de nitrogênio geralmente deve estar acima de 99,9%. O alto teor de oxigênio afetará a produção. As principais razões são as seguintes, com base no princípio de funcionamento:

1. A pressão original do ar comprimido era baixa, resultando em má adsorção com oscilação de pressão e desoxigenação ineficaz.
2. válvulas solenóidesouválvulas pneumáticascontrolar as torres esquerda e direita, como tempos de abertura e fechamento atrasados ​​ou válvulas que estão presas e se recusam a operar, causará vazamento de gás. Isso levará à operação irregular das duas torres, à produção deficiente de nitrogênio e ao alto teor de oxigênio.
3. Controle a quantidade de gás usada de forma adequada. Usar mais gás do que a vazão recomendada também resultará em uma produção deficiente de nitrogênio.
4. A não substituição da peneira molecular de carbono e do elemento filtrante por um longo período também pode levar a um alto teor de oxigênio.
5. Um mau funcionamento do circuito de controle causa um mau funcionamento da válvula solenóide, impedindo-a de abrir e fechar adequadamente, resultando em um mau funcionamento do conteúdo de oxigênio.