المصفوفة الجزيئية GASPU PSA محطة غاز النيتروجين والحل للاحتياجات الإنتاجية للنيتروجين

مولد النيتروجين PSA GASPU

مولد النيتروجين GASPU الضغط المتحرك امتصاص PSA هو جهاز يستخدم لإنتاج النيتروجين.

هذه المعدات تستخدم الهواء كمادة خام ومجرفة الكربون الجزيئية كممتص.فإنه يطبق مبدأ امتصاص التذبذب الضغط واستخدام الامتصاص الانتقائي للأكسجين والنيتروجين من قبل جرب الكربون الجزيئي لفصل النيتروجين والأكسجين.

تستخدم غربات الكربون الجزيئية و غربات الزيوليت الجزيئية عادة في مجالات إنتاج النيتروجين والأكسجين.يستند فصل الأكسجين والنيتروجين بواسطة المجرفة الجزيئية أساسًا إلى معدلات الانتشار المختلفة لهاتين الغازتين على سطح المجرفة الجزيئيةالخيوط الجزيئية للكربون هي مادة مساحقة على أساس الكربون تجمع بين بعض خصائص الكربون النشط والخيوط الجزيئية. الخيوط الجزيئية للكربون لها تركيب صغير جداً ،مع أحجام مسام تتراوح من 0.3nm إلى 1nm. الغازات ذات القطر الأصغر (الأكسجين) تنتشر بشكل أسرع وتدخل المرحلة الصلبة من المصفاة الجزيئية أكثر ، مما يسمح بتخصيب مكونات النيتروجين في المرحلة الغازية.بعد فترة من الزمن، يصل امتصاص الأكسجين بواسطة المصفاة الجزيئية إلى التوازن. بناءً على قدرات امتصاص مختلفة لمصفاة الكربون الجزيئي للغازات الممتصة في ضغوط مختلفة ،يتم خفض الضغط لتحرير امتصاص الأكسجين من قبل جرس الكربون الجزيئيهذه العملية تسمى التجدد. عادةً ما تستخدم طريقة امتصاص الموجات الضغطية برجين بالتوازي ، بالتناوب بين الامتصاص الضغطي وتجدد الضغط ،للحصول على تدفق النيتروجين المستمرالاسم الكامل لـ PSA: Pressure Swing Adsorption.إن PSA هي تكنولوجيا جديدة لفصل الغازات تم تطويرها بسرعة في الخارج منذ أواخر الستينيات وأوائل السبعينيات.مبدأها هو استخدام الفرق في أداء الامتصاص من المسامير الجزيئية لجزيئات غاز مختلفة لفصل خليطات الغازات. It uses air as raw material and utilizes the selective adsorption performance of a high-performance and high selectivity solid adsorbent for nitrogen and oxygen to separate nitrogen and oxygen from the air.

طريقة استخدام الهواء كمادة أولية، وشمة الكربون الجزيئية كمصدر،ومبدأ امتصاص التأرجح الضغط لاستقطاب الأكسجين والنيتروجين بشكل انتقائي من خلال جرب الكربون الجزيئي لفصل النيتروجين والأكسجين هو المعروف عادة باسم إنتاج النيتروجين PSAهذه الطريقة هي تكنولوجيا جديدة لإنتاج النيتروجين التي تطورت بسرعة في السبعينيات من القرن الماضي. بالمقارنة مع طرق إنتاج النيتروجين التقليدية، فهي تمتلك مزايا تدفق عملية بسيطة،درجة عالية من الأتمتة، إنتاج الغاز السريع (15-30 دقيقة) ، انخفاض استهلاك الطاقة، طهارة المنتج قابلة للتعديل في نطاق واسع وفقا لاحتياجات المستخدم، عملية مريحة والصيانة، وتكاليف التشغيل المنخفضة،والقدرة القوية على التكيف مع الجهازولذلك، فهي تنافسية للغاية في معدات إنتاج النيتروجين أقل من 1000Nm3 / h وهي تحظى بشعبية متزايدة بين مستخدمي النيتروجين الصغيرة والمتوسطة الحجم.أصبح إنتاج النيتروجين PSA الطريقة المفضلة للمستخدمين الصغار والمتوسطيين للنيتروجين.

مع التطور السريع للصناعة ، تم استخدام النيتروجين على نطاق واسع في مجالات مثل الهندسة الكيميائية والإلكترونيات والمعادن والمواد الغذائية والآلات.الطلب الصيني على النيتروجين يزداد بمعدل يزيد عن 8% سنوياًالخصائص الكيميائية للنيتروجين غير نشطة، وتظهر جفافا كبيرا في حالتها الطبيعية، مما يجعل من الصعب الخضوع للتفاعلات الكيميائية مع المواد الأخرى.النيتروجين يستخدم على نطاق واسع كغاز وقائي وغاز ختم في صناعة المعادنفي الصناعة الإلكترونية والصناعة الكيميائية، والمتطلبات للنظافة للغازات الواقية هي عموما 99.99٪، وبعضها يتطلب النيتروجين عالية النقاء فوق 99.999٪.

النيتروجين النقي لا يمكن استخراجه مباشرة من الطبيعة ويتم الحصول عليه بشكل رئيسي عن طريق فصل الهواء. وتشمل طرق فصل الهواء طريقة التبريد، وطريقة امتصاص التأرجح الضغط (PSA) ،و طريقة فصل الغشاء.

1مقدمة لتدفق العملية

بعد أن يمر عبر مرشح الهواء لإزالة الغبار والشوائب الميكانيكية، والهواء يدخل ضاغط الهواء ويتم ضغطها إلى الضغط المطلوب.ومعالجة التطهير لإزالة الغبار، يتم إخراج هواء مضغوط نظيف لضمان عمر الخدمة للمجرفة الجزيئية في برج الامتصاص.عندما يعمل برج واحد، يتم ضغط البرج الآخر للاستيعاب. يدخل الهواء النظيف إلى برج الاستيعاب العامل ، ويتم استيعاب الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والماء بواسطة المجرفة الجزيئية.الغاز الذي يتدفق إلى نهاية المخرج هو النيتروجين وكميات ضئيلة من الأرجون والأكسجين. يفرق البرج الآخر (برج الاستيعاب) الأكسجين الممتص، ثاني أكسيد الكربون، والماء من المسام الصغيرة في المصفاة الجزيئية ويطلقها في الغلاف الجوي. بهذه الطريقة،البرجين يتناوبان على إكمال فصل النيتروجين من الأكسجين وتصدير غاز النيتروجين بشكل مستمرنقاء النيتروجين المنتج عن طريق امتصاص المذبذب الضغط هو 95٪ - 99.999٪. إذا كانت النيتروجين ذات النقاء الأعلى مطلوبة، تحتاج إلى إضافة معدات تنقية النيتروجين. 95٪ - 99.99٪ من إنتاج النيتروجين من مولد النيتروجين المضغوط بالدفع يدخل إلى معدات تنقية النيتروجين، ويتم إضافة كمية مناسبة من الهيدروجين من خلال عداد تدفق. في برج إزالة الأكسجين من معدات التنقية،الهيدروجين والأكسجين في النيتروجين يخضعان لرد فعل تحفيزي لإزالة الأكسجينثم يتم تبريدها بواسطة مكثف الماء ، وتجفيفها بواسطة فاصل مياه البخار ، وتجفيفها بعمق بواسطة مجفف (يتم استخدام برجين لتجفيف الامتصاص بالتناوب:واحدة جفاف تجفيف الامتصاص والآخر تصريف تسخين الامتصاص) للحصول على غاز النيتروجين عالي النقاءمع نقاء 99.9999%

إنتاج النيتروجين الكريوجيني

1- تدفق العملية النموذجي لإنتاج النيتروجين التخفيفي:

تتكون العملية بأكملها من ضغط الهواء وتنقيته، وفصل الهواء، وتبخير النيتروجين السائل.

⑴ضغط الهواء وتنقيته

بعد أن يمر عبر مرشح الهواء لإزالة الغبار والشوائب الميكانيكية ، يدخل الهواء إلى ضاغط الهواء ، مضغوط إلى الضغط المطلوب ،ثم أرسلت إلى جهاز تبريد الهواء لخفض درجة حرارة الهواءثم أدخل جهاز تنقية الجو الجاف لإزالة الرطوبة و ثاني أكسيد الكربون و الأسيتيلين و غيرها من الهيدروكربونات من الهواء

⑵فصل الهواء:

يُدخل الهواء المنقّى إلى المبادل الحراري الرئيسي في برج فصل الهواء ويتم تبريده إلى درجة حرارة التشبع بواسطة غاز الارتداد (النيتروجين المنتج، غاز العادم).ثم يتم إرسالها إلى أسفل برج التقطير، حيث يتم الحصول على النيتروجين في الجزء العلوي من البرج. يتم بعد ذلك خنق الهواء السائل وإرساله إلى تبخر التكثيف للتبخر. في نفس الوقت،يتم تكثيف جزء من النيتروجين المرسل من برج التقطيريتم استخدام جزء من النيتروجين السائل المكثف كسائل عودة من برج التقطير.بينما يستخدم الجزء الآخر كمنتج النيتروجين السائل ويتم تفريغه من برج فصل الهواء.

The exhaust gas from the condenser evaporator is reheated to about 130K by the main heat exchanger and enters the expansion machine for expansion and cooling to provide cooling for the air separation towerيتم استخدام جزء من الغاز المتوسع للتجديد والنفخ من المسامير الجزيئية ، ثم يتم تفريغها في الغلاف الجوي من خلال صمام.

⑶تبخير النيتروجين السائل

يتم تخزين النيتروجين السائل من برج فصل الهواء في خزان تخزين النيتروجين السائل.النيتروجين السائل في خزان التخزين يدخل إلى البخار ويتم تسخينه قبل إرساله إلى أنابيب النيتروجين المنتج.

إنتاج النيتروجين الكريوجيني يمكن أن ينتج غاز النيتروجين بنقاء ≥ 99.999٪.

المقارنة التقنية والاقتصادية

المقارنة التقنية والاقتصادية بين إنتاج النيتروجين التخفيفي وإنتاج النيتروجين المضغوط

1مقارنة العمليات

من المناقشة أعلاه، يمكن أن يجد أن عملية إنتاج النيتروجين امتصاص المذبذب الضغط بسيطة، مع عدد قليل من المعدات، تتكون أساسا من ضاغطات الهواء، مجففات الهواء,مولدات النيتروجين الامتصاص، وخزانات تخزين الغاز. عملية إنتاج النيتروجين المشوي معقدة مع عدد كبير من المعدات، بما في ذلك ضاغطات الهواء، ومبردات الهواء،مجففات تنقية الهواء، ومبادلات الحرارة، والموسعات، وأبراج التدفق الدقيقة.

مولد النيتروجين

2مقارنة أنواع المنتجات ونقاءها

إنتاج النيتروجين الاصطناعي لا يمكن أن ينتج النيتروجين فقط ولكن أيضا النيتروجين السائل، وتلبية متطلبات العملية للنيتروجين السائل.يمكن تخزينها أيضا في خزانات تخزين النيتروجين السائلعندما يكون هناك حمولة انقطاع النيتروجين أو صيانة طفيفة لمعدات فصل الهواء،النيتروجين السائل في خزان التخزين يدخل إلى البخار ويتم تسخينه قبل إرساله إلى أنبوب النيتروجين المنتج لتلبية الطلب على النيتروجين لمعدات العمليةدورة التشغيل لإنتاج النيتروجين التخفيفي (التي تشير إلى الفترة بين دورتين كبيرتين للتسخين) عادة ما تكون أكثر من سنة واحدة ، لذلك ،إنتاج النيتروجين التخفيفي لا يعتبر عادة احتياطيومع ذلك ، فإن إنتاج النيتروجين من امتصاص الموجات الضغطية يمكن أن ينتج غاز النيتروجين فقط دون وسائل احتياطية ، ولا يمكن لمجموعة واحدة من المعدات ضمان التشغيل المستمر على المدى الطويل.

إنتاج النيتروجين الاصطناعي يمكن أن ينتج غاز النيتروجين بنقاء ≥ 99.999 ٪. تقتصر نقاء النيتروجين على عوامل مثل حمولة النيتروجين وعدد الصناديق وكفاءة الصناديق.ونقاء الأكسجين في الهواء السائل، ومدى ضبط صغير جدا. لذلك، بالنسبة لمجموعة من معدات إنتاج النيتروجين التخفيف، نقاء المنتج هو مؤكد أساسا وصعوبة في ضبط.نقاء النيتروجين المنتج عن طريق امتصاص التأرجح الضغط هو عموما في نطاق 95٪ -99٪.999 ٪. إذا كانت هناك حاجة إلى النيتروجين ذات النقاء الأعلى ، فمن الضروري إضافة معدات تنقية النيتروجين. تنعكس نقاء النيتروجين فقط على حمولة النيتروجين في المنتج.في ظل ظروف ثابتة أخرى، كلما زادت إفرازات النيتروجين ، كلما انخفضت نقاء النيتروجين ؛ على العكس من ذلك ، كلما ارتفعت.طالما أن الحمل مسموح به، يمكن ضبط نقاء المنتج بحرية بين 90-99.999٪.

3مقارنة التحكم التشغيلي

يتم إجراء طريقة التبريد في درجات حرارة منخفضة للغاية، ويجب أن يكون هناك عملية تبريد مسبقة قبل وضع المعدات في التشغيل الطبيعي.وقت التشغيل عادة لا يقل عن 12 ساعة من بدء التوسع إلى نقاء النيتروجين المطلوبقبل أن تدخل المعدات في صيانة كبيرة، يجب أن يكون هناك فترة من التسخين والذوبان، عادة 24 ساعة.يجب ألا يتم تشغيل وتوقف معدات إنتاج النيتروجين المشوية بشكل متكرر.، ويجب أن تعمل بشكل مستمر لفترة طويلة. عند بدء طريقة امتصاص التأرجح الضغط، مجرد الضغط على الزر وفي غضون 30 دقيقة، يمكن الحصول على منتجات النيتروجين المؤهلة.إذا كانت هناك حاجة إلى النيتروجين عالي النقاء، يمكن تنقيه بواسطة جهاز تنقية النيتروجين في حوالي 30 دقيقة للحصول على 99.99٪ -99.9999٪ النيتروجين عالية النقاء.إنتاج النيتروجين من امتصاص المذبذب الضغط مناسب بشكل خاص للعمل المتقطع.

إنتاج النيتروجين التبريد العميق عادة ما يتبنى تكنولوجيا التحكم الحاسوبية المتقدمة DCS (أو PLC) لتحقيق التحكم المتكامل في التحكم المركزي ، جانب الماكينة ، وفي الموقع ،التي يمكن أن تراقب بشكل فعال عملية الإنتاج من المعدات بأكملهاإنتاج النيتروجين من خلال امتصاص الضغط يستخدم التحكم الذكي التلقائي بالكامل ، ويمكن تنفيذ إنتاج النيتروجين باستخدام زر واحد فقط.دون الحاجة إلى موظفين مخصصين لإدارة.

الغرض

مولد النيتروجين المتخصص لصناعة النفط والغاز مناسب لحماية النيتروجين والنقل والتغطية والاستبدال والإنقاذ الطارئ والصيانةحقن النيتروجين واستعادة النفط في استخراج النفط والغاز في البر الرئيسي، استخراج النفط والغاز الساحلي والعميق البحري.

مولد النيتروجين المتخصصة للصناعة الكيميائية مناسبة لمعالجة البتروكيماويات، الكيماويات الفحم، الملوحة الكيميائية، الغاز الطبيعي الكيميائية، الكيماويات الدقيقة،المواد الجديدة والمنتجات الكيميائية المشتقة منهايستخدم النيتروجين بشكل رئيسي للتغطية والنفخ والإستبدال والتنظيف ونقل الضغط وتحريك التفاعلات الكيميائية وحماية إنتاج الألياف الكيميائيةحماية ملء النيتروجين ومجالات أخرى.

آلة الأسمدة النيتروجينية المتخصصة للصناعة المعدنية مناسبة لمجالات مثل المعالجة الحرارية ، والتصليح الساطع ، والتسخين الوقائي ،معالجة النحاس والألومنيوم، معزلة المواد المغناطيسية، ومعالجة المعادن الثمينة، وإنتاج المحامل.وبعض العمليات تتطلب النيتروجين أن يحتوي على كمية معينة من الهيدروجين لزيادة السطوع.

مولد النيتروجين المتخصص لصناعة تعدين الفحم مناسب للوقاية من الحرائق وإطفائها وتخفيف الغازات والغازات ومجالات أخرى في تعدين الفحم.الأرض ثابتة، الأرضية المتنقلة، والمتنقلة تحت الأرض، وتلبية كاملة الطلب على النيتروجين في ظل ظروف العمل المختلفة.

مولد النيتروجين المتخصص لصناعة الإطارات المطاطية مناسب لحماية النيتروجين وتصميمه أثناء عملية التشويش في إنتاج المطاط والإطارات.خاصة في إنتاج جميع الإطارات الشعاعية الصلبة، استبدلت عملية التشطيب النيتروجيني الجديدة تدريجياً عملية التشطيب بالبخار.و ضغط النيتروجين العالي.

مولد النيتروجين المتخصصة لصناعة الأغذية مناسبة للتخزين الخضراء من الحبوب، تعبئة ملء النيتروجين من الأغذية، وصيانة الخضروات،إغلاق المشروبات الكحولية وتخزينها، إلخ

مولدات النيتروجين المقاومة للانفجار مناسبة للأماكن التي تتطلب مقاومة الانفجار مثل الصناعات الكيميائية والنفطية وغاز الطبيعي.

يتم استخدام مولد النيتروجين المتخصص لصناعة الأدوية بشكل رئيسي في مجالات مثل إنتاج الأدوية والتخزين والتعبئة والتغليف.

مولد النيتروجين المحدد للصناعة الإلكترونية مناسب لتغليف إنتاج أشباه الموصلات، وإنتاج المكونات الإلكترونية، ومعرض الكريستال السائل،إنتاج بطاريات الليثيوم ومجالات أخرىمولد النيتروجين له خصائص النقاء العالي والحجم الصغير والضوضاء المنخفضة واستهلاك الطاقة المنخفضة.

مولدات النيتروجين من نوع الحاويات مناسبة للبترول والغاز الطبيعي والكيمياء وغيرها من المجالات ذات الصلة ، ولديها خصائص القدرة على التكيف القوية والتشغيل المتنقل.

مركبات توليد النيتروجين المتنقلة المثبتة على المركبات مناسبة لمجالات مثل استخراج النفط والغاز ، وتفجير خطوط الأنابيب ، والاستبدال ، وإنقاذ الطوارئ ،تخفيف الغازات والسوائل القابلة للاشتعال في صناعة النفط والغازيتم تقسيمها إلى سلسلة منخفضة الضغط ومتوسطة الضغط وذات الضغط العالي ، ولديها خصائص الحركة القوية والتشغيل المتحرك.

آلة ملء النيتروجين في إطارات السيارات ، تستخدم أساسًا لملء النيتروجين في إطارات السيارات في متاجر 4S وورش الإصلاح ، ويمكن أن تمدد عمر الخدمة للإطارات ، وتقلل من الضوضاء واستهلاك الوقود.