Princip činnosti generátoru dusíku

Princip fungování generátoru dusíku se liší v typech. A existují tři hlavní typy systémů generace n2. Prvním je generátor dusíku PSA. Využívá principu adsorpce kolísáním tlaku. Toto je nejběžnější typ. Druhým je membránový generátor dusíku. Využívá principu molekulární membránové penetrace. Třetím je generátor kryogenního dusíku. Přijímá princip kryogenního chlazení a separace. Dokáže produkovat dusík o čistotě ≧ 99,999 %.

Jak fungují tyto tři typy n2 generátorů? Jaké jsou výhody a nevýhody každého z nich? Dále si představíme jejich princip fungování resp. Porovnáme také tyto tři typy systémů generování dusíku.

psa n2 generator system

Princip činnosti generátoru dusíku PSA

Využívá adsorpční režim twin tower. A adsorbentem je uhlíkové molekulární síto. PLC řídí pneumatický ventil pro automatický provoz. Věže A a B se střídají pro adsorpci a regeneraci. Dokončete separaci N2 a O2. Nakonec získejte plynný dusík vysoké čistoty.

carbon molecular sieve of industrial nitrogen generator

(1) Jak funguje generátor plynu PSA n2?

Uhlíková molekulová síta mohou adsorbovat kyslík a dusík ve vzduchu. Jejich adsorpční rychlost však není stejná. Průměr O2 je menší než průměr N2. Proto, kyslík difunduje stokrát rychleji než dusík. Molekulární síta absorbují O2 rychleji. Adsorpce dosahuje více než 90% v asi 1 minuta. V tuto chvíli, adsorpční množství dusíku je pouze asi 5%. Takže většina adsorpce je O2. Většina zbytku je plyn N2.

Zvýšení adsorpčního tlaku může současně zvýšit adsorpční kapacitu O2 a N2. kromě, rychlost nárůstu adsorpce O2 je větší. Cyklus adsorpce kolísáním tlaku je krátký. Adsorpční množství O2 a N2 je daleko od rovnováhy (maximální hodnota). Navíc, existují rozdíly v rychlostech difúze O2 a N2. Proto, díky tomu adsorpční množství O2 značně převyšuje adsorpční množství N2 v krátkém časovém období.

Uhlíková molekulová síta mají selektivní adsorpční vlastnosti. Generování adsorpčního dusíku při kolísání tlaku přesně využívá tuto charakteristiku. Přijímá periodu cyklu tlakové adsorpce a dekompresní desorpce. Stlačený vzduch střídavě vstupuje do adsorpčních věží. Může realizovat separaci vzduchu. Tím se nepřetržitě vyrábí vysoce čistý dusík.

(2) Pracovní proces systému N2 psa

① Střední vyrovnání tlaku

Po 50 sekund provozu adsorpční věže A, uhlíkové molekulové síto má tendenci být nasycené. Pak to přijde na řadu 2 sekund nerovnoměrný stupeň vyrovnání tlaku (ventily V3, V4, V8 jsou uzavřeny). V adsorpční věži A je vysokotlaký polotovar dusíku. Tento plyn n2 vstupuje do adsorpční věže B přes ventil V7 a V10. Vytváří dvě věže při stejném tlaku. Po vyrovnání tlaku, všechny ventily jsou zavřené.

② Věž provádí adsorpci, B věž ne

Vstupní a výstupní ventil V1 se otevře. (Ventil V1 a V2, ventil V6 a V7 se při provozu otevírají pouze jeden. nebo jsou zároveň zavřené). Stlačený vzduch vstupuje potrubím do adsorpční věže A a zahajuje předadsorpci. Začíná proces výroby plynného dusíku. Ventil V6 se otevře, aby dodal hotový dusík do skladovací nádrže.

③ Adsorpce ve věži B, desorpce ve věži A

Ventily V2, V3 otevřená. Poté stlačený vzduch vstupuje do adsorpční věže B. Zahájí se adsorpční práce. Navíc, ventily V7, V9 se otevírá s malým zpožděním. Přiveďte plynný dusík do skladovací nádrže. Ve stejnou dobu, ventil V5 se otevře. Výfukový plyn z věže A do atmosféry. To znamená, použijte horní část věže stopový dusík k vyfouknutí zpětného plynu. Tento proces bude trvat, dokud adsorpce věže B neskončí. Všechny ventily jsou zavřené, aby vstoupily do stavu vyrovnání tlaku.

Výše je uveden princip činnosti generátoru dusíku.

V1					●
V2		●
V3	●	●	●
V4				●	●	●
V5	●	●	●	●
V6	●			●	●	●
V7				●
V8	●
V9		●			●
V10		●			●
Čas	1 Druhý	1~51 sekund	52 Druhý	53 Druhý	53~103 sekund	104 Druhý
Postavení	Věž A Adsorpce, Věž B Regenerace			Věž B Adsorpce, Věž A Regenerace

Poznámka: ● znamená, že se ventil otevře.

Princip fungování membránového generátoru dusíku

Rychlost permeace různých plynů na polymerních membránách se liší. Membránový generátor n2 využívá této vlastnosti k provádění separace plynů. Separace je řízena rozdílem parciálních tlaků mezi dvěma stranami membrány. Proto, membránová technologie nevyžaduje regeneraci. Obsluha a údržba jsou také jednoduché.

membrane nitrogen generator working principle

Jak funguje membránový generátor dusíku?

V generátoru n2 jsou stovky dutých vláken. Každé vlákno je méně než 1 mm v průměru. Jsou tenké jako lidský vlas. Stlačený vzduch vstupuje z jednoho konce svazku vláken. Molekuly plynu jsou nejprve adsorbovány na vysokotlaké straně povrchu membrány. Poté se rozpustí, difunduje a uniká. Každý plyn má jinou rychlost prostupu. Například, rychlost prostupu kyslíku, oxid uhličitý, vodní pára je rychlá. Říkáme jim “rychlé plyny”. Pronikají z vysokotlaké vnitřní stěny vlákna na nízkotlakou vnější stranu. Konečně, vypouštějí se z otvoru na jedné straně membránového modulu.

Rychlost prostupu dusíku je menší. Říkáme tomu “pomalý plyn”. Uvnitř vysokého tlaku se obohacuje dusík. Vypouští se z druhého konce membránového modulu. Dosahuje se tak oddělení kyslíku a dusíku.

Principle Diagram of Membrane Separation

Princip činnosti generátoru kryogenního dusíku

Výroba dusíku při kryogenní separaci vzduchu využívá vzduch jako surovinu. Po stlačení a čištění, zkapalňovat vzduch výměnou tepla. Zkapalněný vzduch je především směs kapalného kyslíku a kapalného dusíku. Mají různé body varu. To znamená, O2 je -297,3 °C. A N2 je -320,3 °C. Konečně, získat dusík jejich separací rektifikací.

Cryogenic Nitrogen Generation Working Process

Jak funguje kryogenní generátor n2?

Celý proces spočívá ve stlačování a čištění vzduchu, separace vzduchu, a odpařování kapalného dusíku.

(1) Komprese a čištění vzduchu

Za prvé, vzduch prochází vzduchovým filtrem k odstranění prachu a nečistot. Poté vstupte do vzduchového kompresoru. Stlačit na požadovaný tlak. Později, vstoupit do chladiče vzduchu. Snižte teplotu vzduchu. Konečně, vstoupit do čističky na sušení vzduchu. Odstraňte vlhkost, oxid uhličitý a další uhlovodíky ze vzduchu.

(2) Separace vzduchu

Vyčištěný vzduch vstupuje do hlavního výměníku tepla ve vzduchové separační věži. Jsou ochlazeny na teplotu nasycení refluxním plynem (dusík produktu, odpadní plyn). Poté je vzduch poslán na dno destilační věže. Tam se získá dusík v horní části věže. Kapalný vzduch se posílá do výparníku, aby se po škrcení odpařil. Ve stejnou dobu, část dusíku odeslaného z rektifikační věže kondenzuje. Část zkondenzovaného kapalného dusíku působí jako refluxní kapalina rektifikační věže. Druhá část jde ven ze vzduchové separační věže jako produkt kapalného dusíku.

(3) Odpařování kapalného dusíku

Kapalný dusík ze vzduchové separační věže je uložen v nádrži. Poté tento kapalný dusík v zásobní nádrži vstupuje do výparníku, kde se zahřívá. Konečně, vstupují do produktovodu dusíku. Tvorba kryogenního dusíku může produkovat dusík s čistotou ≧99,999 %.

Výše uvedené je tedy pracovní princip generátoru kryogenního dusíku.

PSA vs membránový generátor dusíku

(1) Princip práce je jiný

První z nich využívá princip adsorpce kolísáním tlaku. Hlavním materiálem je adsorbent (uhlíkové molekulární síto). CMS má různou rychlost adsorpce pro kyslík a dusík. Ty však oddělují O2 a N2 odlišným principem činnosti. Hlavním materiálem je polymerová membrána. Plynný kyslík a dusík mají různé rychlosti pronikání membránou. Pro více informací, zkontrolujte prosím výše uvedený pracovní princip tří generátorů dusíku.

(2) Čistota dusíku je jiná

Obecně, čistota generátoru PSA n2 je vyšší. Jeho maximální čistota může být 99.999%. Samozřejmě, může také produkovat plyn n2 o nízké čistotě, jako 98% a 99%. Membránový generátor dusíku má ale nižší čistotu. Obvykle produkuje plyn n2 o čistotě až 99.9%.

(3) Aplikace je jiná

Systém PSA n2 má široké uplatnění v průmyslové oblasti. navíc, může generovat plynný dusík s širším rozsahem čistoty. Většina průmyslových odvětví tedy používá technologii výroby dusíku PSA. A membránový generátor n2 má také mnoho výhod. Za prvé, není tam žádný hluk. Ale první má hluk (méně než 70 dB). Za druhé, membránový generátor n2 má malé rozměry a hmotnost. Za třetí, nebude spotřebovávat elektřinu. Má tedy široké uplatnění v laboratoři, lékařské a zubní. kromě, můžeme jej použít přímo pro příležitosti odolné proti výbuchu.

(4) Provozní náklady jsou různé

Generátor dusíku PSA bude spotřebovávat elektřinu a určité množství regeneračního plynu. A potřebuje měnit uhlíkové molekulární síto každých 4~5 dní. Jeho provozní náklady jsou tedy poměrně vysoké. Membránový generátor dusíku však nespotřebovává elektřinu a regenerační plyn. A životnost polymerní membrány je až 6 ~ 10 dní. Proto, jeho provozní náklady jsou nižší než u systému PSA n2.

PSA vs generátor kryogenního dusíku

(1) Jejich pracovní principy jsou různé

Prvním principem je adsorpční tvorba dusíku při kolísání tlaku. Poslední princip je ale jiný. Dusík a kyslík mají různé teploty varu. Touto vlastností tedy odděluje N2 a O2. Celý pracovní proces probíhá při kryogenní teplotě. Pro více informací, viz výše uvedený pracovní princip generátoru dusíku.

(2) Pracovní postup je jiný

Proces výroby dusíku adsorpcí při kolísání tlaku je poměrně jednoduchý. Počet systémových zařízení je menší. Mezi hlavní vybavení patří vzduchový kompresor, fén, n2 generátor a zásobník plynu, atd.

Proces tvorby kryogenního dusíku je složitější. Počet systémových zařízení je více. Mezi hlavní vybavení patří vzduchové kompresory, vzduchové chladiče, sušičky na čištění vzduchu, výměník tepla, expandér, destilační věže, odpařovače, atd.

(3) Čistota je jiná

N2 psa může produkovat maximální čistotu 99.999% plyn. Ale kryogenní generátor n2 může produkovat plyn s více než 99.999% čistota. navíc, ten může nejen generovat plyn n2, ale také produkují kapalný dusík.

(4) Jejich náklady jsou různé

Očividně, pořizovací náklady posledně jmenovaného jsou mnohem vyšší. navíc, instalace a údržba jsou poměrně zodpovědné. Náklady na údržbu jsou také relativně vyšší.

Navíc, rozdílná je také spotřeba energie na jednotku produkce dusíku. Pro výrobu vysoce čistého dusíku (čistota výše 99.9%), spotřeba energie se u těchto dvou příliš neliší. Ale na výrobu dusíku s nižší čistotou, první má zřejmé.

Výše uvedené je srovnání tří typů generátorů n2. Při výběru typu musíme sledovat konkrétní potřeby. Další informace o principu fungování generátoru dusíku, vítejte, kontaktujte nás.

Novinky o produktech

Jak funguje generátor dusíku? – PSA vs membrána vs kryogenní