窒素発生器の動作原理はタイプによって異なります. n2 生成システムには主に 3 つのタイプがあります. 1つ目はPSA窒素発生装置です。. 圧力スイング吸着の原理を利用しています。. これが最も一般的なタイプです. 2つ目は膜窒素発生装置です. 分子膜透過の原理を利用しています。. 3つ目は極低温窒素発生装置です。. 極低温冷却と分離の原理を採用しています。. 純度99.999%以上の窒素を生成できます。.
これら 3 種類の n2 ジェネレーターはどのように機能するのか? それぞれの長所と短所は何ですか? 次に、それぞれの動作原理を紹介します. これら3種類の窒素発生システムについても比較していきます。.
PSA窒素発生器の動作原理
ツインタワー吸着モードを採用. 吸着剤はカーボンモレキュラーシーブです. PLCは自動運転のための空気圧バルブを制御します. A塔とB塔が交互に吸着と再生を行います。. N2 と O2 の分離を完了する. ついに高純度窒素ガスを入手.
(1) PSA n2 ガス発生器はどのように動作するのか?
炭素モレキュラーシーブは空気中の酸素と窒素を吸着します。. しかし、それらの吸着速度は同じではありません. O2 直径は N2 直径より小さい. したがって, 酸素は窒素より数百倍の速さで拡散します. モレキュラーシーブはO2をより速く吸収します. 吸着力は以上に達します 90% およそで 1 分. 現時点では, 窒素の吸着量はわずか約 5%. つまり、吸着の大部分はO2です. 残りのほとんどはN2ガスです.
(2) N2 psa システムの作業プロセス
①中間均圧
②塔が吸着を行う, Bタワーではない
入口および出口バルブ V1 が開く. (バルブ V1 および V2, バルブ V6 と V7 は動作時に 1 つだけ開きます. または同時に閉店します). 圧縮空気はパイプラインを通って吸着塔Aに入り、予備吸着が開始されます。. 窒素ガス製造工程開始. バルブ V6 が開き、完成した窒素が貯蔵タンクに送られます。.
③B塔での吸着, タワーAでの脱着
バルブ V2, V3 オープン. その後、圧縮空気は吸着塔Bに入ります。. 吸着作業が始まります. 加えて, バルブ V7, V9 は少し遅れて開きます. 窒素ガスを貯蔵タンクに供給します. 同時に, バルブ V5 が開きます. タワー A から大気中へ不純物ガスを排出. あれは, 塔の上部の微量窒素を使用して混入ガスを吹き返します。. このプロセスは塔Bの吸着が終了するまで続きます。. すべてのバルブが閉じられ、均圧状態になります。.
以上が窒素ガス発生器の動作原理です。.
| V1 | ● | |||||
| V2 | ● | |||||
| V3 | ● | ● | ● | |||
| V4 | ● | ● | ● | |||
| V5 | ● | ● | ● | ● | ||
| V6 | ● | ● | ● | ● | ||
| V7 | ● | |||||
| V8 | ● | |||||
| V9 | ● | ● | ||||
| V10 | ● | ● | ||||
| 時間 | 1 2番 | 1~51秒 | 52 2番 | 53 2番 | 53~103秒 | 104 2番 |
| 状態 | タワーAの吸着, タワーBの再生 | タワーBの吸着, タワーAの再生 | ||||
注記: ●はバルブが開くことを意味します.
膜式窒素ガス発生装置の動作原理
高分子膜上のガスの透過速度は異なります。. この性質を利用してガス分離を行うのが膜式n2発生装置です。. 分離は膜の両側の分圧差によって引き起こされます。. したがって, 膜技術は再生を必要としません. 操作やメンテナンスも簡単.
膜窒素発生装置はどのように機能するのか?
極低温窒素発生装置の動作原理
空気を原料とする深冷空気分離窒素生成. 圧縮および精製後, 熱交換によって空気を液化する. 液化空気は主に液体酸素と液体窒素の混合物です. それらは沸点が異なります. あれは, O2は-297.3℃です. そしてN2は-320.3℃です. ついに, 精留により窒素を分離して窒素を得る.
極低温n2発生器はどのように機能するのか?
全体のプロセスは空気の圧縮と精製で構成されます。, 空気分離, 液体窒素の気化.
(1) 空気の圧縮と浄化
まず最初に, 空気はエアフィルターを通過して塵や不純物を除去します. 次にエアコンプレッサーに入ります. 希望の圧力まで圧縮します. その後, クーラーに入ってくる. 気温を下げる. ついに, 空気乾燥清浄機に入る. 湿気を取り除く, 空気中の二酸化炭素やその他の炭化水素.
(2) 空気分離
浄化された空気は空気分離塔の主熱交換器に入ります。. 還流ガスにより飽和温度まで冷却されます。 (製品窒素, 廃ガス). その後、空気は蒸留塔の底に送られます。. 窒素は塔の頂上で得られます. 液体空気は蒸発器に送られ、絞りの後に蒸発します。. 同時に, 精留塔から送られてくる窒素の一部が凝縮する. 凝縮した液体窒素の一部は精留塔の還流液として機能します。. 残りの部分は液体窒素製品として空気分離塔から出ます。.
(3) 液体窒素の気化
空気分離塔からの液体窒素はタンクに貯蔵されます. 次に、貯蔵タンク内の液体窒素は気化器に入り加熱されます。. ついに, それらは製品窒素パイプラインに入ります. 極低温窒素生成により、純度 99.999% 以上の窒素を生成できます。.
以上が極低温窒素発生装置の動作原理です。.
PSA と膜窒素発生装置の比較
(1) 動作原理が違います
前者は圧力スイング吸着原理を採用しています。. 主な素材は吸着剤です (炭素モレキュラーシーブ). CMSは酸素と窒素では吸着速度が異なります. しかし、後者は異なる動作原理によりO2とN2を分離します。. 主な素材は高分子膜です. 酸素と窒素ガスは膜の透過速度が異なる. 詳細については, 上記の 3 つの窒素発生装置の動作原理を確認してください。.
(2) 窒素純度が違う
一般に, PSA n2ジェネレータの純度が高い. その最大純度は、 99.999%. もちろん, 低純度の N2 ガスも生成できます, のような 98% と 99%. しかし膜窒素発生装置は純度が低い. 通常、最高純度の n2 ガスを生成します。 99.9%.
(3) アプリケーションが異なります
PSA n2システムは産業分野で幅広く応用されています. さらに, より広い純度範囲の窒素ガスを生成できます. そのため、ほとんどの業界では PSA 窒素生成技術が使用されています. 膜n2発生器にも多くの利点があります. まず最初に, 騒音はありません. しかし、前者にはノイズがあります (70dB未満). 第二に, 膜型n2発生器は小型軽量. 第三に, 電力を消費しません. したがって、実験室で幅広い用途に使用できます, 医療および歯科. そのほか, 防爆用途に直接使用できます.
(4) 運用コストが違う
PSA 窒素発生装置は電気と一部の再生ガスを消費します. また、炭素モレキュラーシーブを4〜5日ごとに交換する必要があります. そのため、運用コストが比較的高くなります. しかし、膜窒素発生装置は電力と再生ガスを消費しません。. 高分子膜の寿命は6~10日です。. したがって, PSA n2 システムより運用コストが低い.
PSA と極低温窒素発生装置の比較
(1) それらの動作原理は異なります
前者の原理は圧力スイング吸着窒素生成. しかし、後者の原則は異なります. 窒素と酸素は沸点が違う. したがって、この性質によってN2とO2を分離します. 全作業工程は極低温で行われます. 詳細については, 上記の窒素発生装置の動作原理を参照してください。.
(2) 作業工程が違う
圧力スイング吸着窒素生成のプロセスは比較的単純です. システム機器の数が少ない. 主要機器にはエアコンプレッサーが含まれます, エアドライヤー, N2発生装置とガス貯蔵タンク, 等.
極低温窒素の生成プロセスはより複雑です. システム機器の数が増えています. 主要機器にはエアコンプレッサーが含まれます, エアクーラー, 空気清浄乾燥機, 熱交換器, エキスパンダー, 蒸留塔, ヴェポライザー, 等.
(3) 純度が違う
N2 psa は最高の純度を生み出すことができます 99.999% ガス. しかし、極低温n2発生器は、以上のガスを生成できます。 99.999% 純度. さらに, 後者はn2ガスを生成できるだけでなく、, 液体窒素も生成します.
(4) それらの費用は異なります