Mantenimiento y conservación de generador de nitrógeno de adsorción por cambio de presión (PSA)

La adsorción por oscilación de presión (PSA) es una tecnología de separación de gases. En 1960, C. W. SKARSTROM de los Estados Unidos obtuvo por primera vez una patente para la generación de oxígeno con tamiz molecular PSA. Posteriormente, países como el Reino Unido, Alemania y Japón llevaron a cabo una extensa investigación experimental. En 1970, UCC (Union Carbide Corporation) de los Estados Unidos logró por primera vez la industrialización y ha mantenido durante mucho tiempo una posición de liderazgo en el desarrollo y la aplicación de la tecnología PSA. En competencia con los métodos de separación tradicionales, el método PSA se ha mejorado y perfeccionado continuamente, logrando así un rápido desarrollo.

El sistema de generación de nitrógeno PSA utiliza aire como materia prima y emplea un adsorbente sólido altamente eficiente y selectivo (tamiz molecular de carbono) para adsorber selectivamente nitrógeno y oxígeno, separándolos del aire. El efecto de separación del tamiz molecular de carbono sobre el nitrógeno y el oxígeno se basa principalmente en las diferentes velocidades de difusión de estas dos moléculas de gas dentro del tamiz molecular de carbono. Las moléculas de gas de menor diámetro (oxígeno) se difunden más rápido y entran en la fase sólida del tamiz molecular en mayores cantidades. De esta manera, se puede obtener enriquecimiento de nitrógeno en la fase gaseosa. Después de aproximadamente 2 minutos, la adsorción de oxígeno por el tamiz molecular alcanza el equilibrio. Basándose en la característica de que la capacidad de adsorción del tamiz molecular de carbono varía bajo diferentes presiones, la presión se reduce para desorber las moléculas de oxígeno del tamiz molecular de carbono; este proceso se llama regeneración. La adsorción por oscilación de presión (PSA) utiliza típicamente dos torres en paralelo, alternando entre adsorción presurizada y regeneración despresurizada para obtener un suministro continuo de nitrógeno.

Un sistema completo de producción de nitrógeno incluye: compresor de aire (conjunto) — componentes de purificación de aire comprimido — tanque de almacenamiento de aire — generador de nitrógeno PSA — tanque de amortiguación de nitrógeno — tanque de almacenamiento de nitrógeno (baja presión) — sistema de refuerzo de nitrógeno — tanque de almacenamiento de nitrógeno (alta presión).

La selección de un generador de nitrógeno implica muchos aspectos. Primero, es necesaria una investigación de mercado exhaustiva para determinar el modelo y las especificaciones específicas (capacidad de producción de nitrógeno, pureza del nitrógeno, presión de salida y punto de rocío, etc.). Se debe realizar un análisis comparativo integral del rendimiento y las características de los generadores de nitrógeno, y se debe hacer la selección correcta basándose en el entorno de trabajo local.

Al inspeccionar el generador de nitrógeno, el operador debe prestar atención a los siguientes aspectos:

1. Primero, verifique si la pureza del nitrógeno y el punto de rocío cumplen con los requisitos, y luego verifique si puede ser adsorbido y regenerado normalmente;
2. Verifique si la fuente de alimentación, la fuente de gas, la fuente de agua y las condiciones de temperatura requeridas por la máquina son normales;
3. Observe la presión del tanque de almacenamiento de aire y mantenga la presión del tanque de almacenamiento de aire entre 0.7 y 0.75 MPa. No baje del valor nominal;
4. Verifique el drenador automático cada vez para evitar obstrucciones o daños que harían que pierda su función de drenaje;
5. Verifique el disipador de calor del secador refrigerado regularmente para evitar afectar la eficiencia y la vida útil del secador debido a una mala disipación de calor;
6. El mantenimiento periódico del filtro de precisión se basa principalmente en el uso del filtro y el reemplazo periódico del elemento filtrante. Puede consultar los métodos y medidas de mantenimiento periódico recomendados por el fabricante del filtro para mantener el filtro;
7. Calibración del analizador de oxígeno, verifíquelo cada mes. Si se encuentra que el contenido de oxígeno es superior al valor nominal, se debe considerar si la vida útil de la sonda de oxígeno ha expirado y la sonda de oxígeno debe reemplazarse a tiempo. Se recomienda que el ciclo de reemplazo sea 1 año.
8. Verifique regularmente la sensibilidad de la válvula solenoide y la válvula neumática, el rango de presión de la válvula reguladora de presión, la precisión del analizador de gas, la compresión de la torre de adsorción, el estado de escape del silenciador, la limpieza del tubo interior del medidor de flujo, etc., y solucione cualquier problema para garantizar el funcionamiento normal del equipo.

El compresor de aire (grupo) proporciona el aire comprimido necesario para el generador de nitrógeno de adsorción por oscilación de presión PSA. Su caudal, presión y otros requisitos se determinan según el consumo de gas del generador de nitrógeno de adsorción por oscilación de presión PSA. La eficiencia (consumo) de la unidad de adsorción por oscilación de presión PSA estará determinada principalmente por el rendimiento del tamiz molecular, el flujo del proceso y la estructura del adsorbedor. El compresor de aire debe cumplir los siguientes requisitos:

1. volumen de salida ≥ 16.5 m3/min;
2. presión de salida entre 0.8 y 0.98 MPa;
3. contenido de aceite ≤ 3 ppm;
4. temperatura ≤ 45℃.

En uso práctico, las comprobaciones diarias del compresor de aire incluyen: temperatura de funcionamiento (≤ 105℃), presión de trabajo (0.8～1.0MPa), presión de agua (0.3～0.6MPa), etc. Las comprobaciones mensuales incluyen el nivel de aceite, si hay fugas en las conexiones de las tuberías, etc. El mantenimiento trimestral incluye la limpieza del filtro de admisión, la limpieza del elemento filtrante de aire, la comprobación de los conectores, etc. El mantenimiento anual lo realizan ingenieros profesionales de INGERSOLL RAND de acuerdo con el "Manual de Mantenimiento" del producto Ingersoll RAND. En el uso diario, se deben seguir las recomendaciones y prioridades de mantenimiento del manual:

1. realizar el mantenimiento según la indicación del controlador;
2. realizar el mantenimiento una vez al año.

Cuando el equipo tiene una falla general, el responsable del equipo debe solucionar el problema de acuerdo con la guía de solución de problemas del manual. Si la falla no se puede solucionar, comuníquese con los ingenieros profesionales de INGESOLL RAND para obtener ayuda. El factor principal que afecta el rendimiento de un compresor de aire es la temperatura, y los factores principales que influyen en la temperatura (bajo presión y caudal constantes) incluyen la estación, la temperatura del agua y la calidad del agua. Las tuberías de agua de refrigeración de este equipo están diseñadas para usar agua del grifo con diámetros de entrada y salida de 40mm, con un consumo de agua de aproximadamente 9t/h descargado directamente. Sin reciclaje de agua, esto sería un desperdicio significativo. El reciclaje del agua de refrigeración para uso secundario también requeriría una inversión financiera sustancial (la dureza del agua local está entre 380 y 410 mg/L). El verano es el momento más desafiante para los compresores de aire, y también sirve como prueba de la idoneidad del tipo de enfriador elegido inicialmente. En los generadores de nitrógeno PSA (adsorción por oscilación de presión), el compresor de aire incurre en la mayor inversión en mantenimiento y conservación del equipo. La investigación de mercado y la planificación exhaustivas son esenciales antes de elegir este tipo de método de generación de nitrógeno.

incluyen: asegurar que el condensado y las aguas residuales descargadas del secador refrigerado no estén obstruidos; y verificar que la presión del refrigerante (0.3～0.6 MPa) y la presión del aire comprimido (＜1.0MPa) sean normales. El mantenimiento incluye soplar regularmente el radiador (especialmente en primavera y verano para prevenir problemas de disipación de calor), limpiar la salida de drenaje y reemplazar regularmente (generalmente cada 12 meses) los tres filtros (modelos: filtro de 3 etapas XF3-44, filtro de 7 etapas XF7-44, filtro de 9 etapas XF9-44). La selección, el método de instalación, la ubicación de instalación y la estación del secador refrigerado tienen un cierto impacto en su rendimiento de eliminación de aceite y agua.

La actividad del carbón activado y la alúmina en el adsorbador está directamente relacionada con la calidad del aire del compresor y el rendimiento de eliminación de aceite y agua del secador refrigerado. Generalmente, dependiendo del uso del equipo, el carbón activado y la alúmina deben reemplazarse cada 3-5 años.

El tamiz molecular de carbono es el núcleo del generador de nitrógeno de adsorción por oscilación de presión. Sus indicadores de rendimiento incluyen: dureza, producción de nitrógeno (Nm3/T-h), tasa de recuperación (N2/Air)% y densidad de empaquetamiento. Durante el uso, evite el sobrecalentamiento que afecte el efecto de adsorción y el impacto de aire fuerte que cause la pulverización del tamiz molecular.

1. Analizador de pureza de nitrógeno (Nitrógeno general): 0～1000 ppm P860 4N Changai;
2. Analizador de pureza de oxígeno (Alta pureza): 0～100ppm O2 GNL-9100 Changai;

Devuelva el instrumento al fabricante anualmente para la prueba y calibración de las sondas del sensor de acuerdo con el manual de instrucciones. Verifique e investigue cualquier anomalía encontrada durante el mantenimiento de rutina.

como equipo de almacenamiento de producto, deben someterse a autoinspecciones mensuales y autoinspecciones anuales. La detección de fallas externalizada por la Oficina de Supervisión Técnica debe realizarse cada 3 años. Después de 6 años, cuando se alcance la vida útil de diseño, el uso continuo o el desguace se determinarán en función de los resultados de la inspección.

El mantenimiento y la conservación son esenciales para garantizar el funcionamiento normal del generador de nitrógeno PSA. Como equipo de servicio público, el funcionamiento estable del generador de nitrógeno PSA es un requisito previo y una garantía para los experimentos industriales de la unidad. El mantenimiento y la conservación oportunos de cada unidad pueden prevenir averías, extender la vida útil del equipo y mejorar la eficiencia energética.