1. Εισαγωγή στο PSA (Προσρόφηση Αλλαγής Πίεσης) για Παραγωγή Αζώτου

1. Εισαγωγή στο PSA (προσρόφηση με διακύμανση πίεσης) για παραγωγή αζώτου

1.1 Προσρόφηση με διακύμανση πίεσης

Η μέθοδος προσρόφησης με διακύμανση πίεσης (PSA) είναι μια τεχνολογία διαχωρισμού αερίων. Το 1960, ο CW SKARSTROM στις Ηνωμένες Πολιτείες απέκτησε για πρώτη φορά δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή οξυγόνου με μοριακό κόσκινο PSA. Στη συνέχεια, χώρες όπως το Ηνωμένο Βασίλειο, η Γερμανία και η Ιαπωνία διεξήγαγαν εκτεταμένη πειραματική έρευνα. Το 1970, η UCC (Union Carbide Corporation) στις Ηνωμένες Πολιτείες πέτυχε για πρώτη φορά βιομηχανοποίηση και κατέχει εδώ και πολύ καιρό ηγετική θέση στην ανάπτυξη και εφαρμογή της τεχνολογίας PSA. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους διαχωρισμού, η μέθοδος PSA έχει βελτιωθεί και τελειοποιηθεί συνεχώς, με αποτέλεσμα ταχεία ανάπτυξη.

1.2 Αρχή λειτουργίας

Το σύστημα παραγωγής αζώτου PSA χρησιμοποιεί αέρα ως πρώτη ύλη και αξιοποιεί ένα υψηλής απόδοσης και επιλεκτικό στερεό προσροφητικό (μοριακό κόσκινο άνθρακα) για να προσροφήσει επιλεκτικά άζωτο και οξυγόνο, διαχωρίζοντάς τα από τον αέρα. Ο διαχωρισμός αζώτου και οξυγόνου από μοριακά κόσκινα άνθρακα βασίζεται κυρίως στους διαφορετικούς ρυθμούς διάχυσης αυτών των δύο μορίων αερίου εντός του μοριακού κόσκινου άνθρακα. Μικρότερου διαμέτρου μόρια αερίου (οξυγόνο) διαχέονται ταχύτερα και εισέρχονται στη στερεή φάση του μοριακού κόσκινου σε μεγαλύτερες ποσότητες. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να επιτευχθεί εμπλουτισμός αζώτου στην αέρια φάση. Μετά από περίπου 2 λεπτά, η προσρόφηση οξυγόνου από το μοριακό κόσκινο φτάνει σε ισορροπία. Με βάση το χαρακτηριστικό ότι η ικανότητα προσρόφησης του μοριακού κόσκινου άνθρακα ποικίλλει υπό διαφορετικές πιέσεις, η πίεση μειώνεται για να απελευθερωθούν μόρια οξυγόνου από το μοριακό κόσκινο άνθρακα· αυτή η διαδικασία ονομάζεται αναγέννηση. Η προσρόφηση με διακύμανση πίεσης (PSA) συνήθως χρησιμοποιεί δύο πύργους παράλληλα, εναλλάσσοντας μεταξύ προσρόφησης υπό πίεση και αναγέννησης υπό αποσυμπίεση για να επιτευχθεί συνεχής παροχή αζώτου.

1.3 Επισκόπηση διαδικασίας

Ένα πλήρες σύστημα παραγωγής αζώτου περιλαμβάνει: αεροσυμπιεστή (σετ) — εξαρτήματα καθαρισμού πεπιεσμένου αέρα — δεξαμενή αποθήκευσης αέρα — γεννήτρια αζώτου PSA — δεξαμενή αποθήκευσης αζώτου (χαμηλής πίεσης) — σύστημα ενίσχυσης αζώτου — δεξαμενή αποθήκευσης αζώτου (υψηλής πίεσης).

2 Εισαγωγή εξοπλισμού

2.1 Επιλογή γεννήτριας αζώτου

Η επιλογή μιας γεννήτριας αζώτου περιλαμβάνει πολλά ζητήματα. Πρώτον, απαιτείται ενδελεχής έρευνα αγοράς για τον προσδιορισμό του συγκεκριμένου μοντέλου και των προδιαγραφών (χωρητικότητα παραγωγής αζώτου, καθαρότητα αζώτου, πίεση εξόδου και σημείο δρόσου, κ.λπ.). Πρέπει να διεξαχθεί μια ολοκληρωμένη συγκριτική ανάλυση της απόδοσης και των χαρακτηριστικών των γεννητριών αζώτου και να γίνει η σωστή επιλογή με βάση το τοπικό περιβάλλον εργασίας.

3. Το σύστημα ηλεκτρικού ελέγχου παραγωγής και λειτουργίας της γεννήτριας αζώτου

ελέγχει τον χρονισμό σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο πρόγραμμα, εκτελώντας εναλλάξ προσρόφηση υπό πίεση και αναγέννηση υπό αποσυμπίεση, και η διαδικασία παραγωγής αερίου λειτουργεί αυτόματα. Η ροή αζώτου, η πίεση και η καθαρότητα είναι ρυθμιζόμενες και εμφανίζονται συνεχώς.

3.1 Επιθεώρηση προσωπικού και βασικά σημεία

Κατά την επιθεώρηση της γεννήτριας αζώτου, ο χειριστής πρέπει να δίνει προσοχή στις ακόλουθες πτυχές: (1) Πρώτον, ελέγξτε εάν η καθαρότητα και το σημείο δρόσου του αζώτου πληρούν τις απαιτήσεις, και στη συνέχεια ελέγξτε εάν μπορεί να προσροφηθεί και να αναγεννηθεί κανονικά· (2) Ελέγξτε εάν η παροχή ρεύματος, η πηγή αερίου, η πηγή νερού και οι συνθήκες θερμοκρασίας που απαιτούνται από το μηχάνημα είναι φυσιολογικές· (3) Παρατηρήστε την πίεση της δεξαμενής αποθήκευσης αέρα και διατηρήστε την πίεση της δεξαμενής αέρα μεταξύ 0,7 και 0,75 MPa. Μην πέφτετε κάτω από την ονομαστική τιμή· (4) Ελέγχετε τον αυτόματο αποστραγγιστήρα κάθε φορά για να αποφύγετε φράξιμο ή ζημιά που θα μπορούσε να οδηγήσει σε απώλεια της λειτουργίας αποστράγγισης· (5) Ελέγχετε τακτικά την ψύκτρα του ψυκτικού στεγνωτηρίου για να αποφύγετε την επίδραση στην απόδοση και τη διάρκεια ζωής του στεγνωτηρίου λόγω κακής απαγωγής θερμότητας· (6) Περιοδική συντήρηση του φίλτρου ακριβείας βασίζεται κυρίως στην κατάσταση χρήσης του φίλτρου και το στοιχείο φίλτρου αντικαθίσταται τακτικά. Μπορείτε να ανατρέξετε στις μεθόδους και τα μέτρα περιοδικής συντήρησης που συνιστά ο κατασκευαστής του φίλτρου για τη συντήρηση του φίλτρου· (7) Βαθμονομήστε τον αναλυτή οξυγόνου και ελέγχετε τον κάθε μήνα. Εάν η περιεκτικότητα σε οξυγόνο βρεθεί υψηλότερη από την ονομαστική τιμή, θα πρέπει να εξεταστεί εάν ο αισθητήρας οξυγόνου έχει φτάσει στο τέλος της διάρκειας ζωής του και ο αισθητήρας οξυγόνου πρέπει να αντικατασταθεί εγκαίρως. Συνιστάται ο κύκλος αντικατάστασης να είναι 1 έτος. (8) Ελέγχετε τακτικά την ευαισθησία της ηλεκτροβαλβίδας και της πνευματικής βαλβίδας, το εύρος πίεσης της βαλβίδας ρύθμισης πίεσης, την ακρίβεια του αναλυτή αερίου, την κατάσταση συμπίεσης του πύργου προσρόφησης, την κατάσταση εξαγωγής του σιγαστήρα, την καθαριότητα του εσωτερικού σωλήνα του μετρητή ροής, κ.λπ., και αντιμετωπίστε τυχόν προβλήματα για να διασφαλίσετε την κανονική λειτουργία του εξοπλισμού.

4. Συντήρηση και φροντίδα της γεννήτριας αζώτου

4.1 Αεροσυμπιεστής (τύπου κοχλία)

Ο αεροσυμπιεστής (σετ) παρέχει τον απαιτούμενο πεπιεσμένο αέρα για τη γεννήτρια αζώτου με προσρόφηση με διακύμανση πίεσης PSA. Η ροή, η πίεση και άλλες απαιτήσεις του καθορίζονται σύμφωνα με την κατανάλωση αέρα της γεννήτριας αζώτου με προσρόφηση με διακύμανση πίεσης PSA. Η απόδοση (κατανάλωση) της μονάδας προσρόφησης με διακύμανση πίεσης PSA θα καθορίζεται κυρίως από την απόδοση του μοριακού κόσκινου, τη ροή της διαδικασίας και τη δομή του προσροφητή. Ο αεροσυμπιεστής πρέπει να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις: (1) έξοδος αέρα ≥ 16,5 m3/min· (2) πίεση εξόδου αέρα μεταξύ 0,8 και 0,98 MPa· (3) περιεκτικότητα σε λάδι ≤ 3 ppm· (4) θερμοκρασία ≤ 45℃.

Στην πρακτική χρήση, οι καθημερινοί έλεγχοι του αεροσυμπιεστή περιλαμβάνουν: θερμοκρασία λειτουργίας (≤ 105℃), πίεση λειτουργίας (0,8~1,0MPa), πίεση νερού (0,3~0,6MPa), κ.λπ. Οι μηνιαίοι έλεγχοι περιλαμβάνουν στάθμη λαδιού, εάν υπάρχει διαρροή στις συνδέσεις σωληνώσεων, κ.λπ. Η τριμηνιαία συντήρηση περιλαμβάνει τον καθαρισμό του φίλτρου εισαγωγής, τον καθαρισμό του στοιχείου φίλτρου αέρα και τον έλεγχο των συνδετήρων, κ.λπ. Η ετήσια συντήρηση πραγματοποιείται από επαγγελματίες μηχανικούς της INGERSOLL RAND σύμφωνα με το "Εγχειρίδιο Συντήρησης" προϊόντων Ingersoll RAND. Στην καθημερινή χρήση, πρέπει να ακολουθούνται οι συστάσεις και οι προτεραιότητες συντήρησης στο εγχειρίδιο: (1) πραγματοποιήστε συντήρηση σύμφωνα με την ένδειξη του ελεγκτή· (2) πραγματοποιήστε συντήρηση μία φορά το χρόνο. Όταν ο εξοπλισμός έχει γενικό σφάλμα, ο υπεύθυνος του εξοπλισμού πρέπει να το αντιμετωπίσει σύμφωνα με τις οδηγίες αντιμετώπισης σφαλμάτων στο εγχειρίδιο. Εάν το σφάλμα δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί, επικοινωνήστε με τους επαγγελματίες μηχανικούς της INGESOLL RAND για βοήθεια.

Ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση ενός αεροσυμπιεστή είναι η θερμοκρασία, και οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμοκρασία (υπό σταθερή πίεση και ροή) περιλαμβάνουν την εποχή, τη θερμοκρασία του νερού και την ποιότητα του νερού. Οι σωλήνες ψύξης αυτού του εξοπλισμού έχουν σχεδιαστεί για να χρησιμοποιούν νερό βρύσης με διάμετρο εισόδου και εξόδου 40mm, με κατανάλωση νερού περίπου 9t/h απευθείας απόρριψη. Χωρίς ανακύκλωση νερού, αυτό θα ήταν σημαντική σπατάλη. Η ανακύκλωση του νερού ψύξης για δευτερεύουσα χρήση θα απαιτούσε επίσης σημαντική οικονομική επένδυση (η τοπική σκληρότητα νερού είναι μεταξύ 380 και 410 mg/L). Το καλοκαίρι είναι η πιο δύσκολη περίοδος για τους αεροσυμπιεστές, και χρησιμεύει επίσης ως δοκιμή της καταλληλότητας της αρχικής επιλογής του τύπου ψύκτη. Στις γεννήτριες αζώτου PSA (προσρόφηση με διακύμανση πίεσης), ο αεροσυμπιεστής απαιτεί τη μεγαλύτερη επένδυση σε συντήρηση και φροντίδα εξοπλισμού. Η ενδελεχής έρευνα αγοράς και ο σχεδιασμός είναι απαραίτητα πριν από την επιλογή αυτού του τύπου μεθόδου παραγωγής αζώτου.

4.2 Ψυκτικό στεγνωτήριο

(Μοντέλο/Προδιαγραφή: IDS -150AC; 20Nm3/min) Οι καθημερινές επιθεωρήσεις περιλαμβάνουν: διασφάλιση ότι η συμπύκνωση και τα λύματα που απορρίπτονται από το ψυκτικό στεγνωτήριο είναι ανεμπόδιστα· έλεγχο της πίεσης του ψυκτικού (0,3~0,6 MPa) και της πίεσης πεπιεσμένου αέρα (<1,0MPa) είναι φυσιολογικές· η συντήρηση περιλαμβάνει τακτικό καθαρισμό της ψύκτρας (ειδικά την άνοιξη και το καλοκαίρι για την αποφυγή προβλημάτων απαγωγής θερμότητας), καθαρισμό της εξόδου αποστράγγισης και τακτική (γενικά κάθε 12 μήνες) αντικατάσταση των τριών φίλτρων (μοντέλα: 3-σταδίων φίλτρο XF3-44, 7-σταδίων φίλτρο XF7-44, 9-σταδίων φίλτρο XF9-44)· η επιλογή, η μέθοδος εγκατάστασης, η θέση εγκατάστασης και η εποχή του ψυκτικού στεγνωτηρίου έχουν όλα έναν ορισμένο αντίκτυπο στην απόδοση απομάκρυνσης λαδιού και αφυδάτωσής του.

4.3 Προσροφητής ενεργού άνθρακα

Η δραστηριότητα του ενεργού άνθρακα και της αλουμίνας στον προσροφητή σχετίζεται άμεσα με την ποιότητα του αέρα του συμπιεστή και την απόδοση απομάκρυνσης λαδιού και αφυδάτωσης του ψυκτικού στεγνωτηρίου. Γενικά, ανάλογα με τη χρήση του εξοπλισμού, ο ενεργός άνθρακας και η αλουμίνα πρέπει να αντικαθίστανται κάθε 3-5 χρόνια.

4.4 Μονάδα διαχωρισμού αερίου οξυγόνου και αζώτου — Πύργος προσρόφησης μοριακού κόσκινου:

Το μοριακό κόσκινο άνθρακα είναι ο πυρήνας της γεννήτριας αζώτου με προσρόφηση με διακύμανση πίεσης. Οι δείκτες απόδοσής του περιλαμβάνουν: σκληρότητα, παραγωγή αζώτου (Nm3/Th), ποσοστό ανάκτησης (N2/Air)%, και πυκνότητα συσκευασίας. Κατά τη χρήση, αποτρέψτε την υπερθέρμανση από την επίδραση στην προσρόφηση και την ισχυρή ροή αέρα από την πρόκληση θρυμματισμού του μοριακού κόσκινου.

4.5 Ανιχνευτές αερίου

: (1) Αναλυτής καθαρότητας αζώτου (γενικό άζωτο): 0~1000 ppm P860 4N Changai· (2) Αναλυτής καθαρότητας οξυγόνου (υψηλή καθαρότητα): 0~100ppm O2 GNL-9100 Changai. Επιστρέψτε τα όργανα στον κατασκευαστή ετησίως για δοκιμή και βαθμονόμηση των αισθητήρων σύμφωνα με το εγχειρίδιο οδηγιών. Ελέγξτε και διερευνήστε τυχόν ανωμαλίες που εντοπίζονται κατά τη διάρκεια της τακτικής συντήρησης.

4.6 Δεξαμενές αποθήκευσης αερίου :

Ως εξοπλισμός αποθήκευσης του προϊόντος, πραγματοποιήστε μηνιαίες αυτοεπιθεωρήσεις και ετήσιες αυτοεπιθεωρήσεις. Αναθέστε μη καταστροφικές δοκιμές από την αρχή τεχνικής εποπτείας κάθε 3 χρόνια. Μετά από 6 χρόνια, όταν φτάσει η σχεδιασμένη διάρκεια ζωής, προσδιορίστε εάν θα συνεχιστεί η χρήση ή θα αποσυρθεί η δεξαμενή με βάση τα αποτελέσματα της επιθεώρησης.

5. Συμπέρασμα

Η συντήρηση και η φροντίδα είναι απαραίτητες για τη διασφάλιση της κανονικής λειτουργίας μιας γεννήτριας αζώτου PSA. Ως εξοπλισμός δημόσιας ωφέλειας, η σταθερή λειτουργία μιας γεννήτριας αζώτου PSA αποτελεί προϋπόθεση και εγγύηση για τα βιομηχανικά πειράματα της μονάδας. Η έγκαιρη συντήρηση και φροντίδα κάθε μονάδας του εξοπλισμού μπορεί να αποτρέψει δυσλειτουργίες, να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και να βελτιώσει την ενεργειακή απόδοση.