1. Введение в PSA (адсорбцию с переменным давлением) для производства азота

1. Введение в PSA (адсорбция с переменным давлением) для производства азота

1.1 Адсорбция с переменным давлением

Метод адсорбции с переменным давлением (PSA) — это технология разделения газов. В 1960 году CW SKARSTROM в США впервые получил патент на производство кислорода методом PSA с использованием молекулярного сита. Впоследствии страны, такие как Великобритания, Германия и Япония, провели обширные экспериментальные исследования. В 1970 году UCC (Union Carbide Corporation) в США впервые добилась промышленного внедрения и долгое время занимала лидирующие позиции в разработке и применении технологии PSA. В конкуренции с традиционными методами разделения метод PSA постоянно совершенствовался и дорабатывался, что привело к быстрому развитию.

1.2 Принцип работы

Система производства азота методом PSA использует воздух в качестве сырья и применяет высокоэффективный и селективный твердый адсорбент (углеродное молекулярное сито) для селективной адсорбции азота и кислорода, разделяя их из воздуха. Разделение азота и кислорода углеродными молекулярными ситами основано главным образом на различной скорости диффузии этих двух молекул газа в углеродном молекулярном сите. Молекулы газа с меньшим диаметром (кислород) диффундируют быстрее и в большем количестве проникают в твердую фазу молекулярного сита. Таким образом, в газовой фазе можно получить обогащение азотом. Примерно через 2 минуты адсорбция кислорода молекулярным ситом достигает равновесия. Основываясь на характеристике, что адсорбционная способность углеродного молекулярного сита изменяется при различных давлениях, давление снижается для десорбции молекул кислорода из углеродного молекулярного сита; этот процесс называется регенерацией. Адсорбция с переменным давлением (PSA) обычно использует две колонны параллельно, чередуя повышенное давление для адсорбции и пониженное давление для регенерации для обеспечения непрерывной подачи азота.

1.3 Обзор процесса

Полная система производства азота включает: воздушный компрессор (комплект) — компоненты очистки сжатого воздуха — ресивер — генератор азота PSA — буферный ресивер азота — ресивер азота (низкого давления) — система повышения давления азота — ресивер азота (высокого давления).

2 Введение в оборудование

2.1 Выбор генератора азота

Выбор генератора азота включает множество вопросов. Во-первых, необходимо провести тщательное исследование рынка, чтобы определить конкретную модель и спецификации (производительность азота, чистота азота, выходное давление и точка росы и т. д.). Необходимо провести всесторонний сравнительный анализ производительности и характеристик генераторов азота и сделать правильный выбор на основе местного рабочего окружения.

3. Система электроуправления производством и эксплуатацией генератора азота

управляет временем в соответствии с определенной программой, попеременно выполняя адсорбцию под давлением и регенерацию при пониженном давлении, а процесс производства газа работает автоматически. Расход азота, давление и чистота регулируются и непрерывно отображаются.

3.1 Проверка персонала и ключевые моменты

При проверке генератора азота оператор должен обратить внимание на следующие аспекты: (1) Во-первых, проверить, соответствуют ли чистота азота и точка росы требованиям, а затем проверить, может ли адсорбция и регенерация проходить нормально; (2) Проверить, нормальны ли условия электропитания, источника газа, источника воды и температуры, требуемые машиной; (3) Следить за давлением в ресивере и поддерживать давление в ресивере в пределах 0,7-0,75 МПа. Не ниже номинального значения; (4) Каждый раз проверять автоматический дренажник, чтобы избежать засорения или повреждения, которые приведут к потере его дренажной функции; (5) Регулярно проверять теплообменник холодильного осушителя, чтобы избежать влияния на эффективность и срок службы осушителя из-за плохого теплоотвода; (6) Периодическое техническое обслуживание прецизионного фильтра в основном зависит от условий использования фильтра, и фильтрующий элемент заменяется регулярно. Вы можете обратиться к методам и мерам периодического технического обслуживания, рекомендованным производителем фильтра, для обслуживания фильтра; (7) Калибровать кислородный анализатор и проверять его каждый месяц. Если содержание кислорода окажется выше номинального значения, следует рассмотреть, не достиг ли кислородный зонд конца срока службы, и своевременно заменить кислородный зонд. Рекомендуемый цикл замены — 1 год. (8) Регулярно проверять чувствительность соленоидного клапана и пневматического клапана, диапазон давления регулирующего клапана, точность газоанализатора, состояние прижима адсорбционной колонны, состояние выхлопа глушителя, чистоту внутренней трубки расходомера и т. д., и устранять любые проблемы для обеспечения нормальной работы оборудования.

4. Техническое обслуживание и уход за генератором азота

4.1 Воздушный компрессор (винтовой)

Воздушный компрессор (комплект) обеспечивает необходимый сжатый воздух для генератора азота методом адсорбции с переменным давлением PSA. Его расход, давление и другие требования определяются в соответствии с потреблением воздуха генератором азота методом адсорбции с переменным давлением PSA. Эффективность (потребление) установки PSA с переменным давлением будет в основном определяться производительностью молекулярного сита, технологическим процессом и конструкцией адсорбера. Воздушный компрессор должен соответствовать следующим требованиям: (1) выход воздуха ≥ 16,5 м³/мин; (2) давление выхода воздуха от 0,8 до 0,98 МПа; (3) содержание масла ≤ 3 ppm; (4) температура ≤ 45℃.

В практическом использовании ежедневные проверки воздушного компрессора включают: рабочую температуру (≤ 105℃), рабочее давление (0,8~1,0 МПа), давление воды (0,3~0,6 МПа) и т. д. Ежемесячные проверки включают уровень масла, наличие утечек в соединениях трубопроводов и т. д. Ежеквартальное техническое обслуживание включает очистку впускного фильтра, очистку воздушного фильтрующего элемента и проверку разъемов и т. д. Ежегодное техническое обслуживание проводится профессиональными инженерами INGERSOLL RAND в соответствии с «Руководством по техническому обслуживанию» продукта Ingersoll RAND. В повседневном использовании следует соблюдать рекомендации и приоритеты технического обслуживания, изложенные в руководстве: (1) проводить техническое обслуживание в соответствии с показаниями контроллера; (2) проводить техническое обслуживание один раз в год. При возникновении общей неисправности оборудования ответственное лицо должно устранить ее в соответствии с руководством по устранению неисправностей в руководстве. Если неисправность не может быть устранена, обратитесь за помощью к профессиональным инженерам INGESOLL RAND.

Основным фактором, влияющим на производительность воздушного компрессора, является температура, а основными факторами, влияющими на температуру (при постоянном давлении и расходе), являются сезон, температура воды и качество воды. Трубы охлаждающей воды этого оборудования спроектированы для использования водопроводной воды с диаметром впускного и выпускного отверстий 40 мм, с расходом воды примерно 9 т/ч с прямым сбросом. Без рециркуляции воды это будет значительной потерей. Рециркуляция охлаждающей воды для вторичного использования также потребует значительных финансовых вложений (местная жесткость воды составляет от 380 до 410 мг/л). Лето — самое сложное время для воздушных компрессоров, и оно также служит испытанием пригодности первоначального выбора типа охладителя. В генераторах азота PSA (адсорбция с переменным давлением) воздушный компрессор требует наибольших инвестиций в техническое обслуживание и уход за оборудованием. Тщательное исследование рынка и планирование необходимы перед выбором этого типа метода генерации азота.

4.2 Холодильный осушитель

(Модель/спецификация: IDS -150AC; 20 Нм³/ч) Ежедневные проверки включают: обеспечение беспрепятственного отвода конденсата и сточных вод из холодильного осушителя; проверка нормального давления хладагента (0,3~0,6 МПа) и давления сжатого воздуха (<1,0 МПа); техническое обслуживание включает регулярное продувание радиатора (особенно весной и летом для предотвращения проблем с теплоотводом), очистку сливного отверстия и регулярную (обычно каждые 12 месяцев) замену трех фильтров (модели: 3-ступенчатый фильтр XF3-44, 7-ступенчатый фильтр XF7-44, 9-ступенчатый фильтр XF9-44); выбор, метод установки, место установки и сезон холодильного осушителя — все это оказывает определенное влияние на его производительность по удалению масла и обезвоживанию.

4.3 Адсорбер с активированным углем

Активность активированного угля и оксида алюминия в адсорбере напрямую связана с качеством воздуха компрессора и производительностью холодильного осушителя по удалению масла и обезвоживанию. Как правило, в зависимости от использования оборудования, активированный уголь и оксид алюминия следует заменять каждые 3-5 лет.

4.4 Установка разделения кислорода и азота — Адсорбционная колонна с молекулярным ситом:

Углеродное молекулярное сито является ядром генератора азота методом адсорбции с переменным давлением. Его показатели производительности включают: твердость, производство азота (Нм³/ч), коэффициент восстановления (N2/Air) % и плотность упаковки. Во время использования предотвращайте перегрев, влияющий на эффект адсорбции, и сильный поток воздуха, вызывающий распыление молекулярного сита.

4.5 Газовые детекторы

: (1) Анализатор чистоты азота (общий азот): 0~1000 ppm P860 4N Changai; (2) Анализатор чистоты кислорода (высокая чистота): 0~100 ppm O2 GNL-9100 Changai. Ежегодно возвращайте приборы производителю для тестирования и калибровки датчиков в соответствии с руководством по эксплуатации. Проверяйте и расследуйте любые аномалии, обнаруженные во время регулярного технического обслуживания.

4.6 Резервуары для хранения газа :

В качестве оборудования для хранения продукта проводите ежемесячные самоинспекции и ежегодные самоинспекции. Неразрушающий контроль осуществляется сторонними организациями по техническому надзору каждые 3 года. По истечении 6 лет, по достижении расчетного срока службы, определите, следует ли продолжать использование или списать резервуар на основе результатов инспекции.

5. Заключение

Техническое обслуживание и уход необходимы для обеспечения нормальной работы генератора азота методом PSA. Как оборудование общественного пользования, стабильная работа генератора азота методом PSA является предпосылкой и гарантией для промышленных экспериментов установки. Своевременное техническое обслуживание и уход за каждой единицей оборудования могут предотвратить неисправности, продлить срок службы оборудования и повысить энергоэффективность.