Berita Produk

Bagaimana cara kerja generator gas nitrogen? – PSA vs membran vs kriogenik

Prinsip kerja generator nitrogen berbeda-beda jenisnya. Dan ada tiga tipe utama sistem generasi n2. Yang pertama adalah generator nitrogen PSA. Ini menggunakan prinsip adsorpsi ayunan tekanan. Ini adalah tipe yang paling umum. Yang kedua adalah generator nitrogen membran. Ia menggunakan prinsip penetrasi membran molekuler. Yang ketiga adalah generator nitrogen kriogenik. Ini mengadopsi prinsip pendinginan dan pemisahan kriogenik. Dapat menghasilkan nitrogen dengan kemurnian ≧99,999%.

Bagaimana cara kerja ketiga jenis generator n2 ini? Apa kelebihan dan kekurangan masing-masingnya? Selanjutnya kami akan memperkenalkan prinsip kerjanya masing-masing. Kami juga akan membandingkan ketiga jenis sistem pembangkitan nitrogen ini.

 

psa n2 generator system

 

Prinsip kerja generator nitrogen PSA

Ia menggunakan mode adsorpsi menara kembar. Dan adsorben adalah saringan molekul karbon. PLC mengontrol katup pneumatik untuk pengoperasian otomatis. Menara A dan B bergantian untuk adsorpsi dan regenerasi. Selesaikan pemisahan N2 dan O2. Akhirnya dapatkan gas nitrogen dengan kemurnian tinggi.

 

carbon molecular sieve of industrial nitrogen generator

 

(1) Bagaimana cara kerja generator gas PSA n2?

Saringan molekul karbon dapat menyerap oksigen dan nitrogen di udara. Namun kecepatan adsorpsinya tidak sama. Diameter O2 lebih kecil dibandingkan diameter N2. Karena itu, oksigen berdifusi ratusan kali lebih cepat daripada nitrogen. Saringan molekuler menyerap O2 lebih cepat. Adsorpsi mencapai lebih dari 90% di tentang 1 menit. Pada saat ini, jumlah adsorpsi nitrogen hanya sekitar 5%. Jadi sebagian besar adsorpsinya adalah O2. Sisanya sebagian besar merupakan gas N2.

Peningkatan tekanan adsorpsi dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi O2 dan N2 secara bersamaan. Di samping itu, peningkatan laju adsorpsi O2 semakin besar. Siklus adsorpsi ayunan tekanan pendek. Jumlah adsorpsi O2 dan N2 jauh dari kesetimbangan (nilai maksimum). Selain itu, terdapat perbedaan laju difusi O2 dan N2. Karena itu, Hal ini membuat jumlah adsorpsi O2 jauh melebihi N2 dalam waktu singkat.
Saringan molekul karbon memiliki sifat adsorpsi selektif. Generasi nitrogen adsorpsi ayunan tekanan persis menggunakan karakteristik ini. Ini mengadopsi periode siklus adsorpsi tekanan dan desorpsi dekompresi. Udara terkompresi secara bergantian memasuki menara adsorpsi. Hal ini dapat mewujudkan pemisahan udara. Dengan demikian terus menerus menghasilkan nitrogen dengan kemurnian tinggi.
psa nitrogen plant working principle

(2) Proses kerja sistem N2 psa

① Penyetaraan tekanan menengah

Setelah 50 detik pengoperasian menara adsorpsi A, saringan molekul karbon cenderung jenuh. Kemudian hal itu terjadi 2 detik tahap pemerataan tekanan yang tidak sama (katup V3, V4,V8 ditutup). Ada nitrogen setengah jadi bertekanan tinggi di menara adsorpsi A. Gas n2 ini masuk ke menara adsorpsi B melalui katup V7 dan V10. Hal ini membuat kedua menara mempunyai tekanan yang sama. Setelah menyamakan tekanan, katupnya tertutup semua.

② Sebuah menara melakukan adsorpsi, menara B tidak

Katup masuk dan keluar V1 terbuka. (Katup V1 dan V2, katup V6 dan V7 hanya terbuka satu saat beroperasi. atau mereka tutup pada waktu yang sama). Udara terkompresi memasuki menara adsorpsi A melalui pipa dan memulai pra-adsorpsi. Proses produksi gas nitrogen dimulai. Katup V6 terbuka untuk mengalirkan nitrogen yang sudah jadi ke dalam tangki penyimpanan.

③ Adsorpsi di menara B, desorpsi di menara A

Katup V2, V3 terbuka. Kemudian udara terkompresi memasuki menara adsorpsi B. Pekerjaan adsorpsi dimulai. Selain itu, katup V7, V9 terbuka dengan sedikit penundaan. Masukkan gas nitrogen ke dalam tangki penyimpanan. Pada saat yang sama, katup V5 terbuka. Gas buang gelandangan dari menara A ke atmosfer. Itu adalah, gunakan bagian atas menara jejak nitrogen untuk meniup kembali gas gelandangan. Proses ini akan berlangsung hingga adsorpsi menara B selesai. Semua katup ditutup untuk memasuki keadaan pemerataan tekanan.

Demikian diatas adalah prinsip kerja generator gas nitrogen.

 

V1 ●
V2 ●
V3 ● ● ●
V4 ● ● ●
V5 ● ● ● ●
V6 ● ● ● ●
V7 ●
V8 ●
V9 ● ●
V10 ● ●
Waktu 1 Kedua 1~51 Detik 52 Kedua 53 Kedua 53~103 Detik 104 Kedua
Status Adsorpsi Menara A, Regenerasi Menara B Adsorpsi Menara B, Regenerasi Menara A

Catatan: ● berarti katup terbuka.

 

Prinsip kerja generator gas nitrogen membran

Laju permeasi berbagai gas pada membran polimer bervariasi. Generator membran n2 memanfaatkan sifat ini untuk melakukan pemisahan gas. Pemisahan ini didorong oleh perbedaan tekanan parsial antara kedua sisi membran. Karena itu, teknologi membran tidak memerlukan regenerasi. Pengoperasian dan pemeliharaannya juga sederhana.

 

membrane nitrogen generator working principle

 

Bagaimana cara kerja generator nitrogen membran?

Ada ratusan serat berongga di generator n2. Setiap serat kurang dari 1 berdiameter mm. Mereka setipis rambut manusia. Udara bertekanan masuk dari salah satu ujung bundel serat. Molekul gas pertama kali teradsorpsi pada permukaan sisi membran yang bertekanan tinggi. Kemudian mereka larut, berdifusi dan lolos. Setiap gas mempunyai tingkat permeasi yang berbeda-beda. Misalnya, laju permeasi oksigen, karbon dioksida, uap air cepat. Kami memanggil mereka “gas cepat”. Mereka menembus dari dinding serat bagian dalam yang bertekanan tinggi ke sisi luar yang bertekanan rendah. Akhirnya, mereka dikeluarkan dari lubang di satu sisi modul membran.
Tingkat permeasi nitrogen lebih kecil. Kami menyebutnya “gas lambat”. Nitrogen diperkaya di dalam tekanan tinggi. Itu dikeluarkan dari ujung lain modul membran. Jadi itu mencapai pemisahan oksigen dan nitrogen.
Principle Diagram of Membrane Separation

 

Prinsip kerja generator nitrogen kriogenik

Pembuatan nitrogen pemisahan udara kriogenik menggunakan udara sebagai bahan baku. Setelah kompresi dan pemurnian, mencairkan udara dengan pertukaran panas. Udara cair pada dasarnya merupakan campuran oksigen cair dan nitrogen cair. Mereka mempunyai titik didih yang berbeda. Itu adalah, O2 adalah -297,3°C. Dan N2 adalah -320,3°C. Akhirnya, mendapatkan nitrogen dengan memisahkannya melalui rektifikasi.

 

Cryogenic Nitrogen Generation Working Process

 

Bagaimana cara kerja generator n2 kriogenik?

Seluruh proses terdiri dari kompresi dan pemurnian udara, pemisahan udara, dan penguapan nitrogen cair.

(1) Kompresi dan Pemurnian Udara

Pertama, udara melewati filter udara untuk menghilangkan debu dan kotoran. Kemudian masukkan ke dalam kompresor udara. Kompres hingga tekanan yang diinginkan. Setelah itu, masuk ke pendingin udara. Turunkan suhu udara. Akhirnya, masukkan alat pembersih pengering udara. Hilangkan kelembapan, karbon dioksida dan hidrokarbon lainnya dari udara.

(2) Pemisahan udara

Udara yang dimurnikan memasuki penukar panas utama di menara pemisahan udara. Mereka didinginkan sampai suhu jenuh dengan gas refluks (nitrogen produk, gas buangan). Kemudian udara dikirim ke bagian bawah menara distilasi. Di sana dapatkan nitrogen di puncak menara. Udara cair dikirim ke evaporator untuk menguap setelah pelambatan. Pada saat yang sama, sebagian nitrogen yang dikirim dari menara rektifikasi dikondensasikan. Bagian dari nitrogen cair yang terkondensasi bertindak sebagai cairan refluks menara rektifikasi. Bagian lainnya keluar dari menara pemisahan udara sebagai produk nitrogen cair.

(3) Penguapan nitrogen cair

Nitrogen cair dari menara pemisahan udara disimpan di dalam tangki. Kemudian nitrogen cair di tangki penyimpanan masuk ke alat penguap untuk dipanaskan. Akhirnya, mereka memasuki pipa nitrogen produk. Generasi nitrogen kriogenik dapat menghasilkan nitrogen dengan kemurnian ≧99,999%.

Jadi diatas adalah prinsip kerja generator nitrogen kriogenik.

 

PSA vs generator nitrogen membran

(1) Prinsip kerjanya berbeda

Yang pertama mengadopsi prinsip adsorpsi ayunan tekanan. Bahan utamanya adalah adsorben (saringan molekuler karbon). CMS memiliki kecepatan adsorpsi oksigen dan nitrogen yang berbeda-beda. Namun yang terakhir memisahkan O2 dan N2 dengan prinsip kerja yang berbeda. Bahan utamanya adalah membran polimer. Gas oksigen dan nitrogen mempunyai kecepatan penetrasi yang berbeda-beda pada membran. Untuk informasi lebih lanjut, silakan periksa prinsip kerja ketiga generator nitrogen di atas.

(2) Kemurnian nitrogen berbeda

Secara umum, kemurnian generator PSA n2 lebih tinggi. Kemurnian maksimalnya bisa 99.999%. Tentu saja, itu juga dapat menghasilkan gas n2 dengan kemurnian rendah, seperti 98% Dan 99%. Tapi generator nitrogen membran memiliki kemurnian lebih rendah. Biasanya menghasilkan gas n2 dengan kemurnian hingga 99.9%.

(3) Aplikasinya berbeda

Sistem PSA n2 memiliki aplikasi luas di bidang industri. Lebih-lebih lagi, itu dapat menghasilkan gas nitrogen dengan kisaran kemurnian yang lebih luas. Jadi sebagian besar industri menggunakan teknologi pembangkitan nitrogen PSA. Dan generator membran n2 juga memiliki banyak kelebihan. Pertama, tidak ada suara. Tapi yang pertama punya kebisingan (kurang dari 70dB). Kedua, generator membran n2 memiliki ukuran dan berat yang kecil. Ketiga, itu tidak akan mengkonsumsi listrik. Jadi ini memiliki aplikasi luas di laboratorium, medis dan gigi. Di samping itu, kita dapat menggunakannya secara langsung untuk acara tahan ledakan.

(4) Biaya operasinya berbeda

Generator nitrogen PSA akan mengkonsumsi listrik dan sejumlah gas regenerasi. Dan itu perlu mengganti saringan molekul karbon setiap 4 ~ 5 hari. Jadi biaya operasionalnya relatif tinggi. Namun generator nitrogen membran tidak akan mengkonsumsi listrik dan gas regenerasi. Dan masa pakai membran polimer hingga 6~10 hari. Karena itu, biaya operasinya lebih rendah dari sistem PSA n2.

 

PSA vs generator nitrogen kriogenik

(1) Prinsip kerja mereka berbeda

Prinsip pertama adalah pembangkitan nitrogen adsorpsi ayunan tekanan. Namun prinsip terakhir ini berbeda. Nitrogen dan oksigen memiliki titik didih yang berbeda. Jadi ia memisahkan N2 dan O2 berdasarkan sifat ini. Seluruh proses kerja dilakukan pada suhu kriogenik. Untuk informasi lebih lanjut, silakan lihat prinsip kerja generator nitrogen di atas.

(2) Proses kerja berbeda

Proses produksi nitrogen adsorpsi ayunan tekanan relatif sederhana. Jumlah peralatan sistem lebih sedikit. Peralatan utama meliputi kompresor udara, pengering udara, generator n2 dan tangki penyimpanan gas, dll..

Proses pembentukan nitrogen kriogenik lebih rumit. Jumlah peralatan sistem lebih banyak. Peralatan utama meliputi kompresor udara, pendingin udara, pengering pemurnian udara, penukar panas, ekspander, menara distilasi, alat penguap, dll..

(3) Kemurnian berbeda

N2 psa dapat menghasilkan kemurnian maksimal 99.999% gas. Namun generator n2 kriogenik dapat menghasilkan gas dengan lebih dari 99.999% kemurnian. Lebih-lebih lagi, yang terakhir tidak hanya dapat menghasilkan gas n2, tetapi juga menghasilkan nitrogen cair.

(4) Biayanya berbeda

Jelas sekali, biaya pengadaan yang terakhir ini jauh lebih tinggi. Lebih-lebih lagi, instalasi dan pemeliharaan relatif bertanggung jawab. Biaya pemeliharaan juga relatif lebih tinggi.
Selain itu, konsumsi daya per unit pembangkitan nitrogen juga berbeda. Untuk produksi nitrogen dengan kemurnian tinggi (kemurnian di atas 99.9%), konsumsi daya keduanya tidak jauh berbeda. Namun untuk produksi nitrogen dengan kemurnian lebih rendah, yang pertama sudah jelas.
Di atas merupakan perbandingan ketiga jenis generator n2. Kita perlu menindaklanjuti kebutuhan spesifik untuk memilih jenisnya. Untuk informasi lebih lanjut tentang prinsip kerja generator nitrogen, selamat datang untuk menghubungi kami.