Principer och egenskaper hos kvävegeneratorer

A kvävegeneratorär en anordning som använder luft som råvara och separerar syre och kväve genom fysikaliska metoder för att få kvävgas. Enligt olika separeringsmetoder kan industriella kvävegeneratorer klassificeras i tre typer: kryogen luftseparation, molekylsilluftseparation (PSA) och membranluftseparation.

Kvävegeneratorn är designad och tillverkad baserat på Pressure Swing Adsorption (PSA) teknologi. Den använder högkvalitativ importerad kolmolekylsikt (CMS) som adsorbent och antar principen om trycksvängadsorption vid normal temperatur för att separera kväve från syre i luften, vilket ger högrent kväve. Vanligtvis är två adsorptionstorn kopplade parallellt. Kontrolleras av ett importerat PLC-system, de pneumatiska ventilerna fungerar automatiskt för att växelvis utföra tryckadsorption och tryckavlastande regenerering, slutföra syre-kväve-separation och erhålla kväve med erforderlig renhet.

Arbetsprincip för kvävegenerator

PSA Pressure Swing Adsorption Nitrogen Generation Princip

Kolmolekylsil kan adsorbera både syre och kväve i luften. Dess adsorptionskapacitet ökar med ökande tryck. Under samma tryck finns det ingen uppenbar skillnad mellan jämviktsadsorptionskapaciteten för syre och kväve. Därför är det svårt att uppnå effektiv syre-kväve-separation endast genom tryckförändringar.

Genom att beakta skillnaden i adsorptionshastigheten kan adsorptionsegenskaperna för syre och kväve effektivt särskiljas. Syrets molekylära diameter är mindre än kvävets, så dess diffusionshastighet är hundratals gånger snabbare än kväve. Därför adsorberar kolmolekylsil syre mycket snabbare. Efter ungefär en minuts adsorption kan mer än 90 % av syre adsorberas, medan adsorptionsmängden kväve endast är cirka 5 %.

I detta skede är den adsorberade gasen huvudsakligen syre, medan den återstående gasen huvudsakligen är kväve. Genom att kontrollera adsorptionstiden inom en minut kan syre och kväve initialt separeras. Med andra ord, adsorption och desorption uppnås genom tryckskillnader: adsorption sker när trycket ökar och desorption sker när trycket minskar.

Separationen av syre och kväve beror på skillnaden i adsorptionshastighet mellan de två gaserna. Genom att styra adsorptionstiden kan syre adsorberas tillräckligt medan kväve inte har tillräckligt med tid för att adsorberas, och sedan stoppas adsorptionsprocessen för att uppnå effektiv kväveproduktion.

Cryogenic Air Separation Princip för generering av kväve

Generering av kryogent kväve kan producera inte bara kvävgas utan även flytande kväve, vilket uppfyller processkraven där flytande kväve krävs. Flytande kväve kan lagras i en lagringstank för flytande kväve. När kvävetillförseln avbryts eller luftseparationsenheten kräver underhåll, kommer det lagrade flytande kvävet in i förångaren, värms upp och tillförs sedan kväverörledningen för att möta kvävekraven för processutrustningen.

Driftcykeln för generering av kryogent kväve (intervallet mellan två stora uppvärmningsoperationer) är i allmänhet mer än ett år. Därför övervägs vanligtvis inte reservutrustning för system för generering av kryogent kväve. PSA-kvävegeneratorer kan dock endast producera kvävgas utan backuplagringskapacitet, och en enda enhet kan inte garantera kontinuerlig långtidsdrift.

Membran Luftseparation Princip för generering av kväve

Efter att ha komprimerats och filtrerats av en luftkompressor kommer luft in i en högpolymermembranseparator. På grund av skillnader i löslighet och diffusionskoefficienter för olika gaser i membranet har olika gaser olika permeationshastigheter.

Baserat på denna egenskap kan gaser delas in i "snabba gaser" och "långsamma gaser".

Under tryckskillnaden mellan båda sidor av membranet passerar gaser med snabbare genomträngningshastigheter, såsom vattenånga, väte, helium, vätesulfid och koldioxid, genom membranet och anrikas på permeatsidan.

Samtidigt kvarhålls och anrikas gaser med lägre genomträngningshastigheter, såsom metan, kväve, kolmonoxid och argon, på inmatningssidan, varigenom separation av blandade gaser uppnås.

Funktioner hos kvävegeneratorutrustning

Bekvämt och snabbt

Med avancerad teknologi och ett unikt luftflödesfördelningssystem är gasflödesfördelningen mer enhetlig, vilket möjliggör ett effektivt utnyttjande av kolmolekylsil. Kvalificerat kväve kan produceras inom cirka 20 minuter.

Enkel drift

Utrustningen har en kompakt struktur och integrerad glidmonterad design, som kräver mindre installationsutrymme och inga investeringar i anläggningsbyggande. Med låg initial investering behöver användarna bara ansluta strömförsörjningen på plats för att starta kväveproduktion.

Ekonomisk drift

PSA-teknik är en enkel och effektiv kvävegenereringsmetod som använder luft som råvara. Dess energiförbrukning kommer huvudsakligen från den el som förbrukas av luftkompressorn. Den har låga driftskostnader, låg energiförbrukning och hög effektivitet.