חדשות מוצר

כיצד פועל מחולל גז חנקן? – PSA לעומת ממברנה לעומת קריוגני

עקרון העבודה של מחולל חנקן שונה בסוגים. ויש שלושה סוגים עיקריים של מערכות דור n2. הראשון הוא מחולל חנקן PSA. הוא משתמש בעקרון של ספיחת נדנדת לחץ. זהו הסוג הנפוץ ביותר. השני הוא מחולל החנקן הממברנה. הוא משתמש בעקרון של חדירת ממברנה מולקולרית. השלישי הוא מחולל החנקן הקריוגני. הוא מאמץ את העיקרון של קירור והפרדה קריוגני. זה יכול לייצר חנקן בטוהר של ≧99.999%.

כיצד פועלים שלושת הסוגים הללו של גנרטורים n2? מהם היתרונות והחסרונות של כל אחד מהם? בשלב הבא נציג את עיקרון העבודה שלהם בהתאמה. כמו כן נשווה את שלושת הסוגים הללו של מערכות לייצור חנקן.

 

psa n2 generator system

 

עקרון עבודה מחולל חנקן PSA

הוא משתמש במצב ספיחה של מגדל תאומים. וסופח הוא מסננת מולקולרית פחמן. ה-PLC שולט על שסתום פנאומטי לפעולה אוטומטית. מגדלי A ו-B מתחלפים לספיחה והתחדשות. השלם את ההפרדה בין N2 ל-O2. סוף סוף קבלו את גז החנקן בטוהר הגבוה.

 

carbon molecular sieve of industrial nitrogen generator

 

(1) כיצד פועל מחולל גז PSA n2?

מסננות מולקולריות פחמן יכולות לספוג חמצן וחנקן באוויר. אבל מהירות הספיחה שלהם אינה זהה. קוטר O2 קטן מקוטר N2. לָכֵן, חמצן מתפזר מהר יותר פי מאות מחנקן. מסננות מולקולריות סופגות O2 מהר יותר. הספיחה מגיעה ליותר מ 90% בעוד בערך 1 דַקָה. בזמן הזה, כמות הספיחה של חנקן היא רק בערך 5%. אז רוב הספיחה היא O2. רוב השאר הוא גז N2.

העלייה בלחץ הספיחה יכולה להגביר את יכולת הספיחה של O2 ו-N2 בו זמנית. חוץ מזה, קצב העלייה בספיחת O2 גדול יותר. מחזור הספיגה בתנופת הלחץ קצר. כמות הספיחה של O2 ו-N2 רחוקה משיווי משקל (ערך מקסימלי). בנוסף, ישנם הבדלים בשיעורי הדיפוזיה של O2 ו-N2. לָכֵן, זה גורם לכמות הספיחה של O2 לעלות בהרבה על זו של N2 בפרק זמן קצר.
למסננות מולקולריות פחמן יש תכונות ספיחה סלקטיביות. ייצור חנקן ספיחת תנודת לחץ משתמש בדיוק במאפיין הזה. הוא מאמץ את תקופת המחזור של ספיחת לחץ ופירוק דקומפרסיה. האוויר הדחוס נכנס לסירוגין למגדלי הספיחה. זה יכול לממש הפרדת אוויר. ובכך מייצר ברציפות חנקן בטוהר גבוה.
psa nitrogen plant working principle

(2) תהליך עבודה של מערכת N2 psa

① השוואת לחץ ביניים

לאחר 50 פעולת שניות של מגדל ספיחה A, המסננת המולקולרית הפחמנית נוטה להיות רוויה. ואז זה נכנס 2 שניות שלב השוואת לחץ לא שווה (שסתומים V3, V4,V8 סגורים). יש חנקן חצי מוגמר בלחץ גבוה במגדל ספיחה A. גז n2 זה נכנס למגדל הספיחה B דרך שסתום V7 ו-V10. זה עושה את שני המגדלים באותו לחץ. לאחר השוואת הלחץ, השסתומים כולם סגורים.

② מגדל מבצע ספיחה, מגדל ב' לא

שסתום הכניסה והיציאה V1 נפתח. (שסתום V1 ו-V2, שסתום V6 ו-V7 נפתחים רק אחד בעת הפעלה. או שהם סגורים באותו זמן). האוויר הדחוס נכנס למגדל ספיחה A דרך הצינור ומתחיל ספיחה מוקדמת. תהליך הפקת גז חנקן מתחיל. שסתום V6 נפתח כדי לספק את החנקן המוגמר למיכל האחסון.

③ ספיחה במגדל B, ספיגה במגדל A

שסתומים V2, V3 פתוח. ואז נכנס אוויר דחוס למגדל הספיחה B. עבודת הספיחה מתחילה. בנוסף, שסתומים V7, V9 נפתח עם קצת עיכוב. הזינו גז חנקן לתוך מיכל האחסון. באותו הזמן, השסתום V5 נפתח. פליטת גז נווד ממגדל A לאטמוספירה. זה, השתמש בחלק העליון של המגדל מעקב חנקן כדי לפוצץ בחזרה את גז הנווד. תהליך זה יימשך עד לסיום הספיגה של מגדל B. כל השסתומים סגורים כדי להיכנס למצב השוואת הלחץ.

אז למעלה הוא עקרון העבודה של מחולל גז חנקן.

 

V1 ●
V2 ●
V3 ● ● ●
V4 ● ● ●
V5 ● ● ● ●
V6 ● ● ● ●
V7 ●
V8 ●
V9 ● ●
V10 ● ●
זְמַן 1 שְׁנִיָה 1~51 שניה 52 שְׁנִיָה 53 שְׁנִיָה 53~103 שניה 104 שְׁנִיָה
סטָטוּס ספיחה של מגדל A, התחדשות מגדל B ספיחה של מגדל B, התחדשות מגדל A

הערה: ● פירושו שהשסתום נפתח.

 

עקרון עבודה מחולל גז חנקן ממברנה

קצב החדירה של גזים שונים על ממברנות פולימר משתנה. מחולל ממברנה n2 מנצל את המאפיין הזה לביצוע הפרדת גזים. ההפרדה מונעת על ידי הפרש הלחץ החלקי בין שני הצדדים של הממברנה. לָכֵן, טכנולוגיית הממברנה אינה דורשת התחדשות. גם התפעול והתחזוקה פשוטים.

 

membrane nitrogen generator working principle

 

כיצד פועל מחולל חנקן ממברנה?

ישנם מאות סיבים חלולים במחולל n2. כל סיב הוא פחות מ 1 מ"מ בקוטר. הם דקים כמו שיער אדם. אוויר דחוס נכנס מקצה אחד של צרור הסיבים. מולקולות גז נספגות לראשונה על פני הצד בלחץ גבוה של הממברנה. ואז הם מתמוססים, מתפזר ונמלט. לכל גז יש קצב חדירות שונה. לדוגמה, קצב חדירת החמצן, פחמן דו חמצני, אדי מים מהירים. אנחנו קוראים להם “גזים מהירים”. הם חודרים מדופן הסיבים הפנימיים בלחץ גבוה אל הצד החיצוני בלחץ נמוך יותר. סוף כל סוף, הם משוחררים מהפתח בצד אחד של מודול הממברנה.
קצב חדירת החנקן קטן יותר. אנחנו קוראים לזה “גז איטי”. חנקן מועשר בתוך הלחץ הגבוה. הוא משוחרר מהקצה השני של מודול הממברנה. אז זה משיג הפרדה של חמצן וחנקן.
Principle Diagram of Membrane Separation

 

עקרון עבודה של מחולל חנקן קריוגני

הפרדת אוויר קריוגנית ייצור חנקן משתמש באוויר כחומר גלם. לאחר דחיסה וטיהור, מנזל את האוויר על ידי חילופי חום. אוויר נוזלי הוא בעיקר תערובת של חמצן נוזלי וחנקן נוזלי. יש להם נקודות רתיחה שונות. זה, O2 הוא -297.3 מעלות צלזיוס. ו-N2 הוא -320.3 מעלות צלזיוס. סוף כל סוף, לקבל חנקן על ידי הפרדתם על ידי תיקון.

 

Cryogenic Nitrogen Generation Working Process

 

כיצד פועל מחולל n2 קריוגני?

כל התהליך מורכב מדחיסת אוויר וטיהור, הפרדת אוויר, ואיוד חנקן נוזלי.

(1) דחיסת אוויר וטיהור

קוֹדֶם כֹּל, האוויר עובר דרך מסנן אוויר כדי להסיר אבק ולכלוכים. לאחר מכן היכנס לתוך מדחס האוויר. דחוס ללחץ הרצוי. לאחר מכן, להיכנס למקרר האוויר. הורידו את טמפרטורת האוויר. סוף כל סוף, להיכנס למטהר ייבוש האוויר. הסר לחות, פחמן דו חמצני ופחמימנים אחרים מהאוויר.

(2) הפרדת אוויר

האוויר המטוהר נכנס למחליף החום הראשי במגדל הפרדת האוויר. הם מקוררים לטמפרטורת הרוויה על ידי גז ריפלוקס (חנקן מוצר, גז פסולת). ואז האוויר נשלח לתחתית מגדל הזיקוק. שם משיגים את החנקן בראש המגדל. האוויר הנוזלי נשלח למאייד כדי להתאדות לאחר המצערת. באותו הזמן, חלק מהחנקן שנשלח ממגדל התיקון מתעבה. חלק מהחנקן הנוזלי המעובה פועל כנוזל הריפלוקס של מגדל התיקון. החלק השני יוצא ממגדל הפרדת האוויר כמוצר חנקן נוזלי.

(3) אידוי חנקן נוזלי

החנקן הנוזלי ממגדל הפרדת האוויר מאוחסן במיכל. אז החנקן הנוזלי הזה במיכל האחסון נכנס למכשיר האידוי כדי להתחמם. סוף כל סוף, הם נכנסים לצינור החנקן של המוצר. יצירת חנקן קריוגני יכול לייצר חנקן בטוהר של ≧99.999%.

אז האמור לעיל הוא עקרון העבודה של מחולל חנקן קריוגני.

 

PSA לעומת מחולל חנקן ממברנה

(1) עקרון העבודה שונה

הראשון מאמץ את עקרון ספיחה בתנודת הלחץ. החומר העיקרי הוא הסופח (מסננת מולקולרית פחמן). ל-CMS יש מהירות ספיחה שונה עבור חמצן וחנקן. אבל האחרונים מפרידים בין O2 ל-N2 לפי עקרון עבודה שונה. החומר העיקרי הוא קרום פולימרי. לחמצן ולגז חנקן יש מהירויות חדירות שונות בממברנה. למידע נוסף, אנא בדוק את עקרון העבודה לעיל של שלושת מחוללי החנקן.

(2) טוהר החנקן שונה

בכללי, הטוהר של מחולל PSA n2 גבוה יותר. הטוהר המקסימלי שלו יכול להיות 99.999%. כמובן, זה יכול גם לייצר גז n2 בטוהר נמוך, כמו 98% ו 99%. אבל מחולל חנקן ממברנה יש טוהר נמוך יותר. בדרך כלל הוא מייצר גז n2 עם טוהר של עד 99.9%.

(3) היישום שונה

למערכת PSA n2 יש יישום רחב בתחום התעשייתי. יתר על כך, זה יכול לייצר גז חנקן עם טווח טוהר רחב יותר. אז רוב התעשיות משתמשות בטכנולוגיית ייצור חנקן PSA. ולגנרטור ממברנה n2 יש גם יתרונות רבים. קוֹדֶם כֹּל, אין רעש. אבל לראשון יש רעש (פחות מ-70dB). שנית, מחולל ממברנה n2 יש גודל ומשקל קטנים. שְׁלִישִׁית, זה לא יצרוך את החשמל. אז יש לו יישום רחב במעבדה, רפואי ושיניים. חוץ מזה, אנחנו יכולים להשתמש בו ישירות לאירועים חסיני פיצוץ.

(4) עלות התפעול שונה

מחולל חנקן PSA יצרוך חשמל וקצת גז התחדשות. וזה צריך לשנות את מסננת הפחמן המולקולרית כל 4 ~ 5 ימים. אז עלות התפעול שלו גבוהה יחסית. אבל מחולל החנקן הממברנה לא יצרוך חשמל וגז התחדשות. ואורך החיים של ממברנת פולימר הוא עד 6 ~ 10 ימים. לָכֵן, עלות התפעול שלה נמוכה ממערכת PSA n2.

 

PSA לעומת מחולל חנקן קריוגני

(1) עקרונות העבודה שלהם שונים

העיקרון הקודם הוא יצירת חנקן ספיחת תנודת לחץ. אבל העיקרון האחרון שונה. לחנקן ולחמצן יש נקודות רתיחה שונות. אז זה מפריד בין N2 ל-O2 על ידי הנכס הזה. כל תהליך העבודה מתבצע בטמפרטורה קריוגנית. למידע נוסף, אנא עיין בעקרון העבודה לעיל של מחולל חנקן.

(2) תהליך העבודה שונה

תהליך ייצור חנקן ספיחת תנודת לחץ הוא פשוט יחסית. מספר ציוד המערכת קטן יותר. הציוד העיקרי כולל מדחס אוויר, מייבש אוויר, גנרטור n2 ומיכל אחסון גז, וכו.

תהליך יצירת החנקן הקריוגני מסובך יותר. מספר ציוד המערכת גדול יותר. הציוד העיקרי כולל מדחסי אוויר, מצנני אוויר, מייבשי טיהור אוויר, מחליף חום, מרחיב, מגדלי זיקוק, מכשירי אידוי, וכו.

(3) טוהר הוא שונה

N2 psa יכול לייצר טוהר מקסימלי 99.999% גַז. אבל מחולל n2 קריוגני יכול לייצר גז עם יותר מ 99.999% טוֹהַר. יתר על כך, האחרון יכול לא רק לייצר גז n2, אלא גם מייצרים חנקן נוזלי.

(4) העלויות שלהם שונות

מובן מאליו, עלות הרכש של האחרון היא הרבה יותר גבוהה. יתר על כך, ההתקנה והתחזוקה אחראיות יחסית. גם עלויות התחזוקה גבוהות יחסית.
בנוסף, גם צריכת החשמל ליחידת ייצור חנקן שונה. לייצור חנקן בטוהר גבוה (טוהר למעלה 99.9%), צריכת החשמל של השניים אינה שונה בהרבה. אבל לייצור חנקן עם טוהר נמוך יותר, לראשון יש ברור.
האמור לעיל הוא השוואה בין שלושת הסוגים של מחוללי n2. אנחנו צריכים לעקוב אחר הצרכים הספציפיים כדי לבחור את הסוג. למידע נוסף על עקרון העבודה של מחולל חנקן, מוזמן לפנות אלינו.