1مقدمة إلى PSA (ضغط التأرجح الامتصاص لإنتاج النيتروجين)

1. مقدمة لـ PSA (امتزاز تأرجح الضغط) لإنتاج النيتروجين

1.1 امتزاز تأرجح الضغط

تقنية فصل الغازات هي طريقة امتزاز تأرجح الضغط (PSA). في عام 1960، حصل CW SKARSTROM في الولايات المتحدة على براءة اختراع أولية لإنتاج الأكسجين باستخدام المنخل الجزيئي PSA. بعد ذلك، أجرت دول مثل المملكة المتحدة وألمانيا واليابان أبحاثًا تجريبية واسعة. في عام 1970، حققت UCC (Union Carbide Corporation) في الولايات المتحدة التصنيع لأول مرة، وقد احتلت لفترة طويلة مكانة رائدة في تطوير وتطبيق تقنية PSA. في المنافسة مع طرق الفصل التقليدية، تم تحسين طريقة PSA وصقلها باستمرار، مما أدى إلى تطوير سريع.

1.2 مبدأ العمل

يستخدم نظام إنتاج النيتروجين PSA الهواء كمادة خام ويستخدم مادة ماصة صلبة عالية الكفاءة وانتقائية (منخل جزيئي كربوني) لامتصاص النيتروجين والأكسجين بشكل انتقائي، وفصلهما عن الهواء. يعتمد فصل النيتروجين والأكسجين بواسطة المناخل الجزيئية الكربونية بشكل أساسي على معدلات الانتشار المختلفة لجزيئات هذين الغازين داخل المنخل الجزيئي الكربوني. جزيئات الغاز ذات القطر الأصغر (الأكسجين) تنتشر بشكل أسرع وتدخل الطور الصلب للمنخل الجزيئي بكميات أكبر. بهذه الطريقة، يمكن الحصول على إثراء النيتروجين في الطور الغازي. بعد حوالي دقيقتين، يصل امتصاص الأكسجين بواسطة المنخل الجزيئي إلى التوازن. بناءً على خاصية أن سعة الامتصاص للمنخل الجزيئي الكربوني تختلف تحت ضغوط مختلفة، يتم تقليل الضغط لإزالة جزيئات الأكسجين من المنخل الجزيئي الكربوني؛ تسمى هذه العملية التجديد. يستخدم امتزاز تأرجح الضغط (PSA) عادةً برجين بالتوازي، بالتناوب بين الامتصاص المضغوط والتجديد المخفف للحصول على إمداد مستمر من النيتروجين.

1.3 نظرة عامة على العملية

يشمل نظام إنتاج النيتروجين الكامل: ضاغط الهواء (مجموعة) - مكونات تنقية الهواء المضغوط - خزان تخزين الهواء - مولد نيتروجين PSA - خزان تخزين مؤقت للنيتروجين - خزان تخزين النيتروجين (منخفض الضغط) - نظام تعزيز النيتروجين - خزان تخزين النيتروجين (عالي الضغط).

2 مقدمة المعدات

2.1 اختيار مولد النيتروجين

يتضمن اختيار مولد النيتروجين العديد من القضايا. أولاً، يلزم إجراء بحث شامل للسوق لتحديد الطراز والمواصفات المحددة (سعة إنتاج النيتروجين، نقاء النيتروجين، ضغط المخرج، ونقطة الندى، إلخ). يجب إجراء تحليل مقارن شامل لأداء وخصائص مولدات النيتروجين، ويجب إجراء الاختيار الصحيح بناءً على بيئة العمل المحلية.

3. نظام التحكم الكهربائي لإنتاج وتشغيل مولد النيتروجين

يتحكم في التوقيت وفقًا لبرنامج محدد، ويقوم بالتناوب بين الامتصاص المضغوط والتجديد المخفف، وتعمل عملية إنتاج الغاز تلقائيًا. معدل تدفق النيتروجين والضغط والنقاء قابلة للتعديل ويتم عرضها باستمرار.

3.1 فحص الموظفين والنقاط الرئيسية

عند فحص مولد النيتروجين، يجب على المشغل الانتباه إلى الجوانب التالية: (1) أولاً، تحقق مما إذا كان نقاء النيتروجين ونقطة الندى يلبيان المتطلبات، ثم تحقق مما إذا كان يمكن امتصاصه وتجديده بشكل طبيعي؛ (2) تحقق مما إذا كانت ظروف إمدادات الطاقة ومصدر الغاز ومصدر المياه ودرجة الحرارة المطلوبة للجهاز طبيعية؛ (3) راقب ضغط خزان تخزين الهواء وحافظ على ضغط خزان تخزين الهواء بين 0.7 و 0.75 ميجا باسكال. لا تقل عن القيمة المقدرة؛ (4) تحقق من المصرف التلقائي في كل مرة لتجنب الانسداد أو التلف الذي قد يؤدي إلى فقدان وظيفة التصريف؛ (5) تحقق من المشتت الحراري للمجفف المبرد بانتظام لتجنب التأثير على كفاءة وعمر المجفف بسبب ضعف تبديد الحرارة؛ (6) الصيانة الدورية للمرشح الدقيق تعتمد بشكل أساسي على حالة استخدام المرشح ويتم استبدال عنصر المرشح بانتظام. يمكنك الرجوع إلى طرق الصيانة الدورية والتدابير الموصى بها من قبل الشركة المصنعة للمرشح لصيانة المرشح؛ (7) معايرة محلل الأكسجين والتحقق منه كل شهر. إذا تم العثور على محتوى الأكسجين أعلى من القيمة المقدرة، فيجب النظر فيما إذا كان مسبار الأكسجين قد وصل إلى نهاية عمره الافتراضي ويجب استبدال مسبار الأكسجين في الوقت المناسب. يوصى بأن تكون دورة الاستبدال سنة واحدة. (8) تحقق بانتظام من حساسية الصمام اللولبي والصمام الهوائي، ونطاق ضغط صمام تنظيم الضغط، ودقة محلل الغاز، وحالة الضغط لبرج الامتصاص، وحالة العادم للمخمد، ونظافة الأنبوب الداخلي مقياس التدفق، وما إلى ذلك، وتعامل مع أي مشاكل لضمان التشغيل الطبيعي للمعدات.

4. صيانة وتحديث مولد النيتروجين

4.1 ضاغط الهواء (من النوع اللولبي)

يوفر ضاغط الهواء (المجموعة) الهواء المضغوط المطلوب لمولد النيتروجين PSA بامتزاز تأرجح الضغط. يتم تحديد متطلبات معدل التدفق والضغط وما إلى ذلك وفقًا لاستهلاك الهواء لمولد النيتروجين PSA بامتزاز تأرجح الضغط. سيتم تحديد كفاءة (استهلاك) وحدة PSA بامتزاز تأرجح الضغط بشكل أساسي بواسطة أداء المنخل الجزيئي وتدفق العملية وهيكل الماص. يجب أن يفي ضاغط الهواء بالمتطلبات التالية: (1) خرج الهواء ≥ 16.5 متر مكعب / دقيقة؛ (2) ضغط خرج الهواء بين 0.8 و 0.98 ميجا باسكال؛ (3) محتوى الزيت ≤ 3 جزء في المليون؛ (4) درجة الحرارة ≤ 45 درجة مئوية.

في الاستخدام العملي، تشمل الفحوصات اليومية لضاغط الهواء: درجة حرارة التشغيل (≤ 105 درجة مئوية)، ضغط العمل (0.8 ~ 1.0 ميجا باسكال)، ضغط المياه (0.3 ~ 0.6 ميجا باسكال)، إلخ. تشمل الفحوصات الشهرية مستوى الزيت، وما إذا كان هناك تسرب عند وصلات الأنابيب، وما إلى ذلك. تشمل الصيانة ربع السنوية تنظيف فلتر السحب، وتنظيف عنصر فلتر الهواء، وفحص الموصلات، وما إلى ذلك. يتم إجراء الصيانة السنوية بواسطة مهندسين متخصصين من INGERSOLL RAND وفقًا لـ "دليل الصيانة" لمنتجات Ingersoll RAND. في الاستخدام اليومي، يجب اتباع توصيات وأولويات الصيانة في الدليل: (1) إجراء الصيانة وفقًا لعرض وحدة التحكم؛ (2) إجراء الصيانة مرة واحدة في السنة. عندما يكون هناك خطأ عام في المعدات، يجب على الشخص المسؤول عن المعدات استكشاف الأخطاء وإصلاحها وفقًا لإرشادات استكشاف الأخطاء وإصلاحها في الدليل. إذا لم يكن من الممكن استكشاف الأخطاء وإصلاحها، يرجى الاتصال بمهندسين متخصصين من INGESOLL RAND للحصول على المساعدة.

العامل الرئيسي الذي يؤثر على أداء ضاغط الهواء هو درجة الحرارة، والعوامل الرئيسية التي تؤثر على درجة الحرارة (تحت ضغط وتدفق ثابتين) تشمل الموسم ودرجة حرارة المياه وجودة المياه. أنابيب مياه التبريد لهذه المعدات مصممة لاستخدام مياه الصنبور بقطر مدخل ومخرج 40 مم، مع استهلاك مياه يبلغ حوالي 9 طن / ساعة يتم تصريفها مباشرة. بدون إعادة تدوير المياه، سيكون هذا هدراً كبيراً. إعادة تدوير مياه التبريد للاستخدام الثانوي ستتطلب أيضًا استثمارًا ماليًا كبيرًا (صلابة المياه المحلية بين 380 و 410 ملغ / لتر). الصيف هو الوقت الأكثر تحديًا لضواغط الهواء، وهو أيضًا اختبار لملاءمة الاختيار الأولي لنوع المبرد. في مولدات النيتروجين PSA (امتزاز تأرجح الضغط)، يتطلب ضاغط الهواء أكبر استثمار في صيانة المعدات وتحديثها. يلزم إجراء بحث وتخطيط شامل للسوق قبل اختيار هذا النوع من طرق توليد النيتروجين.

4.2 مجفف مبرد

(الموديل/المواصفات: IDS -150AC؛ 20Nm3/دقيقة) تشمل الفحوصات اليومية: ضمان أن المكثفات ومياه الصرف الصحي التي يتم تصريفها من المجفف المبرد غير معاقة؛ التحقق من ضغط المبرد (0.3 ~ 0.6 ميجا باسكال) وضغط الهواء المضغوط (<1.0 ميجا باسكال) طبيعيان؛ تشمل الصيانة النفخ المنتظم للمشع (خاصة في الربيع والصيف لمنع مشاكل تبديد الحرارة)، وتنظيف مخرج الصرف، وبانتظام (عادة كل 12 شهرًا) استبدال المرشحات الثلاثة (الموديلات: مرشح ثلاثي المراحل XF3-44، مرشح سباعي المراحل XF7-44، مرشح تساعي المراحل XF9-44)؛ اختيار المجفف المبرد وطريقة تركيبه وموقع تركيبه والموسم له تأثير معين على أدائه في إزالة الزيت والتجفيف.

4.3 ماص الكربون المنشط

ترتبط نشاط الكربون المنشط والألومينا في الماص مباشرة بجودة الهواء من الضاغط وأداء إزالة الزيت والتجفيف للمجفف المبرد. بشكل عام، اعتمادًا على استخدام المعدات، يجب استبدال الكربون المنشط والألومينا كل 3-5 سنوات.

4.4 وحدة فصل الأكسجين والنيتروجين - برج امتزاز المنخل الجزيئي:

المنخل الجزيئي الكربوني هو جوهر مولد النيتروجين بامتزاز تأرجح الضغط. تشمل مؤشرات أدائه: الصلابة، إنتاج النيتروجين (Nm3/ساعة)، معدل الاسترداد (N2/هواء)%، وكثافة التعبئة. أثناء الاستخدام، منع الحرارة الزائدة من التأثير على تأثير الامتصاص وتدفق الهواء القوي من التسبب في تفتيت المنخل الجزيئي.

4.5 كاشفات الغاز

: (1) محلل نقاء النيتروجين (نيتروجين عام): 0 ~ 1000 جزء في المليون P860 4N Changai؛ (2) محلل نقاء الأكسجين (نقاء عالي): 0 ~ 100 جزء في المليون O2 GNL-9100 Changai. أعد الأجهزة إلى الشركة المصنعة سنويًا لاختبار ومعايرة مجسات المستشعر وفقًا لدليل التعليمات. تحقق من أي تشوهات تم العثور عليها أثناء الصيانة الروتينية وحقق فيها.

4.6 خزانات تخزين الغاز:

كمعدات تخزين للمنتج، قم بإجراء فحوصات ذاتية شهرية وفحوصات ذاتية سنوية. قم بالاستعانة بمصادر خارجية للاختبار غير الإتلافي من قبل مكتب الإشراف الفني كل 3 سنوات. بعد 6 سنوات، عند الوصول إلى عمر الخدمة التصميمي، حدد ما إذا كنت ستستمر في استخدام الخزان أو إلغائه بناءً على نتائج الفحص.

5. الخلاصة

الصيانة والتحديث ضروريان لضمان التشغيل الطبيعي لمولد النيتروجين PSA. كمعدات منفعة عامة، يعد التشغيل المستقر لمولد النيتروجين PSA شرطًا مسبقًا وضمانًا للتجارب الصناعية للوحدة. يمكن للصيانة والتحديث في الوقت المناسب لكل وحدة من المعدات منع الأعطال وإطالة عمر خدمة المعدات وتحسين كفاءة الطاقة.