адсорбционная азотная установка что это

В главе «Покупать или производить азот?» мы обозначили общие соображения, которые следует обычно принимать во внимание при оценке целесообразности перехода к самостоятельному производству азота и при расчете экономии от такого перехода (срока окупаемости азотного оборудования). Одним из первых вопросов, которые встанут перед предприятиями и организациями, желающими начать производить азот для собственных нужд самостоятельно, будет вопрос о типе установки для производства азота, который следует выбрать.

В главе «Производство азота» мы уже затронули тему промышленно используемых способов производства азота. Напомним, что все экономически оправданные способы получения азота основаны на его выделении из атмосферного воздуха, и таких способа существует три:
— фракционная перегонка сжиженного воздуха при помощи криогенных азотных линий
— задерживание молекул кислорода в порах молекулярных сит, с повторяемой регенерацией последних, в адсорбционных установках
— разделение сжатого воздуха, основанное на более легкой диффузии молекул кислорода через мембраны, в мембранных установках

Если линии для фракционной перегонки сжиженного воздуха (криогенные линии) малоактуальны для большинства даже крупных промышленных предприятий по причине высокой стоимости, избыточной технической сложности, крупных габаритов и неудобства эксплуатации и обслуживания, то адсорбционный и мембранный способы получения азота оба заслуживают внимания.

Во-первых, справедливо будет отметить, что у мембранных установок имеется ограничение по использованию, которое в части случаев может сразу сделать их применение невозможным. Этим ограничением является неспособность мембранных установок производить азот с чистотой выше 99. 99,9% (у разных производителей мембран верхний декларируемый ими предел чистоты немного отличается). Поэтому, в тех случаях, когда необходима чистота азота выше этого уровня, у предприятия нет иного выбора, кроме использования адсорбционных азотных генераторов. Более того, даже при расчетной чистоте азота на уровне 99,5% те производители мембран, которые вообще говорят о возможности обеспечения этого уровня очистки от кислорода, указывают удельное потребление сжатого воздуха, на десятки процентов превышающее потребление сжатого воздуха аналогичными по обеспечиваемой чистоте азота адсорбционными установками. Поэтому, обычно, мембранные генераторы азота могут являться экономически выгодным вариантом только при необходимом уровне чистоты газа на уровне 99. 99,5% или ниже.

Итак, относительные преимущества и недостатки адсорбционной и мембранной технологий производства азота:

Итак, свом преимущества и недостатки имеются как у адсорбционных, так и у мембранных систем производства азота. Адсорбционные генераторы азота имеют значительно дольший прогнозиреумый срок до замены основного расходного материала (адсорбента) и не нуждаются в нагреве сжатого воздуха. Мембранные генераторы проще по конструкции, легче поддаются перенастройке на другую обеспечиваемую чистоту и менее чувствительны к температуре точки росы сжатого воздуха. Установки обоих типов очень плохо переносят попадание в них компрессорного масла.

Источник

Адсорбционные азотные установки

Компания «Грасис» готова предложить своим клиентам серийно выпускаемые адсорбционные установки, а также адсорбционные установки, проектируемые по индивидуальному техническому заданию заказчика.

Азотные установки «Грасис», работающие с использованием принципа адсорбционного разделения воздуха, предназначены для производства до 10000 м³/ч азота. Максимальная чистота азота — 99,9995%.

Адсорбционные установки могут быть спроектированы для использования как в закрытых помещениях, так и для эксплуатации под открытым небом.

Узнать более подробно о выполненных проектах компании

Преимущества адсорбционных азотных установок «Грасис»

Общее описание

Адсорбционные азотные установки дополняют ряд мембранного воздухоразделительного оборудования «Грасис», позволяя получать азот чистотой более 99,9%, которая является максимально возможной для мембранной технологии. В основе принципа работы установок лежит технология разделения воздушной смеси на азот и кислород с помощью адсорбирующих материалов. Кислород поглощается адсорбентом, тогда как азот свободно проходит.

Основными достоинствами адсорбционных азотных установок являются малое энергопотребление и минимальные эксплуатационные затраты, высокая надежность, а также простота в управлении.

Адсорбционные системы, предлагаемые «Грасис», могут быть спроектированы для эксплуатации, как в закрытых помещениях, так и для эксплуатации под открытым небом. В последнем случае оборудование выполняется в исполнении и представляет собой практически автономный источник газообразного азота. Адсорбционные установки подходят для очень широкого спектра применений, особенно для тех, где требуется достаточно высокая чистота азота. Установки находят применение в химической, нефтехимической, нефтегазовой отраслях, в пищевой, фармацевтической отрасли, в микроэлектронике

Общие технические характеристики адсорбционных азотных установок

* Производительность приведена к стандартным условиям (t = 20 °C, P = 1 атм).

Источник

Получение азота. Генератор азота, азотная установка адсорбционного типа

Получение азота. Изготовление, сборка, тестирование и испытание генераторов азота (азотных установок) адсорбционного типа
производится на заводах в Швейцарии, Германии, Франции, Турции, США, Японии и Кореи

Компания в России Интех ГмбХ / LLC Intech GmbH на рынке инжиниринговых услуг с 1997 года, официальный дистрибьютор различных производителей промышленного оборудования, предлагает Вашему вниманию различные генераторы азота, азотные установки.

Общее описание и способы получения азота

Одним из самых известных, распространённых на нашей планете элементов является азот. Его содержание в атмосфере составляет более 78%. Это вещество может быть в связанном состоянии как органическим, так и неорганическим. Соединения азота важны для использования в сельском хозяйстве и промышленности. Каким способом следует получать азот, обусловлено необходимой чистотой данного элемента.

В промышленности получают азот следующими способами:

Такой способ получения азота обеспечивает ежегодное производство многих миллионов тонн азота. Далее азот идёт на последующую переработку для производства аммиака, роль которого в качестве сырья состоит в получении сельскохозяйственных и промышленных соединений, содержащих азот. Чистая азотная атмосфера может быть использована также в случае необходимости полного отсутствия кислорода.

Посредством дистилляции фракций есть возможность получить и «атмосферный азот».

Для получения этого вещества в промышленности широкое применение находят азотные установки, так называемые азотогенераторы, в которых используются различные методы газоразделения. Благодаря наличию новых современных технологий концентрация выпускаемого азота может достигать 10 ppm (99.999%).

Лабораторные условия предполагают получение азота несколькими способами.

1) Самый известный способ его получения это реакция, основанная на разложении нитрита аммония:

Эта реакция протекает экзотермически, в ходе её протекания выделяется 80 ккал и требуется охлаждение ёмкости (сосуда). Однако в начале реакции нитрит аммония необходимо нагреть. При дальнейшем протекании реакции в насыщенный и нагретый раствор сульфата аммония по каплям добавляют раствор нитрита натрия, тоже насыщенный. Происходит реакция обмена, в ходе которой моментально разлагается нитрит аммония. Полученный при этом газ загрязнён оксидом азота, аммиаком и кислородом. От этих примесей он очищается при последовательном пропускании его через растворы сульфата железа, серной кислоты, а также его пропускают над раскалённой медью. Очищенный азот затем осушают.

2) Также можно получить азот лабораторным способом, который состоит в нагревании смеси в пропорции 1:2 по массе, состоящей, соответственно, из сульфата аммония и дихромата калия. Следующие уравнения отображают ход реакции:

3) При помощи разложения азидов металлов можно получить самый чистый азот:

4) Смесь благородных газов с азотом под названием «азот атмосферный» или «воздушный» можно получить путём реакции раскалённого кокса с воздухом:

Получается при этом, как его ещё называют, газ «генераторный» или «воздушный». Это, в принципе, сырьё, применяемое в качестве топлива или для химических синтезов. При поглощении монооксида углерода из этого сырья можно, при необходимости, выделить азот.

5) Следующий лабораторный способ, применяемый для получения азота, состоит в том, что аммиак пропуска над оксидом меди. Делается это при температуре около 700 °C:

Его (аммиак) берут из насыщенного нагреваемого аммиачного раствора. Количество окиси меди должно быть больше расчётного в 2 раза. Делается это непосредственно перед использованием: очищение азота от примесей аммиака и кислорода происходит при пропускании его над медью и оксидом меди (как мы упоминали выше при описании процесса разложения нитрита аммония), а затем его высушивают сухой щёлочью и при помощи серной кислоты (концентрированной). Это весьма медленный процесс, однако, он себя оправдывает: получаемый газ обладает достаточно хорошими показателями по чистоте.

6) А вот чистый азот или «химический» получают в лабораториях при добавлении хлорида аммония NH₄Cl (при нагревании и насыщенного раствора) к нитриту натрия NaNO₂ (твёрдому):

В зависимости от оснащённости лабораторий оборудованием, в лабораториях можно получать азот посредством его выделения из других веществ в ходе определённых химических реакций или при разложении или распаде последних, например:

1) с взрывом разлагается нитрит аммония (твёрдый):

2) при реакции окисления аммиака получаем:

3) при взаимодействии металла с азотной кислотой в разбавленном виде:

4) азид лития при термическом разложении даёт:

Источник

Принцип работы генератора азота

Генераторы азота — промышленное оборудование компактных размеров, предназначенное для образования из атмосферного воздуха концентрированного высокопроцентного азота с частотой до 99, 9999%. Функционирование устройства предусматривает селективное впитывание фильтрующим материалом кислорода из проникающего воздуха за счет короткоцикловой адсорбции без нагрева. Агрегат имеет 2 адсорбера, азотный ресивер и специальные приспособления для управления.

Через фильтр из ресивера для накопления сжатая воздушная масса поступает в 1-й адсорбер. Кислород остается в адсорбенте, а чистый азот транспортируется к ресиверу азотного типа. Работает генератор короткими циклами, длительностью по 60 секунд. Цикличность объясняется тем, что материал является фильтром и ежеминутно осуществляется смена колонн, которые задействуются для прохождения подготовленная воздушная масса. Периодичность циклов (может меняться) зависит от технических особенностей и нужной концентрации. При его функционировании не требуется использовать расходники, а только следует позаботиться об оптимальных эксплуатационных условиях, которые предусматривают температуру воздуха не ниже +5 °C и не выше +40 °C.

Генераторы
и модульные
азотные станции

Особенности работы генератора

Адсорбционное деление воздуха является повторяющимся процессом. Восстановление высокодисперсного материала осуществляется благодаря уменьшению общего давления. Такое действие считается короткоцикловым поглощением.

Метод образования азота базируется на явлениях физического характера:

В виде поглотителя генератора задействуется вещество с твердой структурой и большим количеством пор. Оно предрасположено к впитыванию молекул газов. Отдельно взятый газ обладает определенными физическими свойствами и отличается способностью адсорбционной величиной. Для данных веществ предназначен конкретный материал с хорошими поглощающими способностям. Что касается азота, то для его получения идеально подходят молекулярные сита синтетически-углеродного типа.

Источник

1.3.2. Производство азота из воздуха

Для практического использования, будь то в лабораториях или на крупных промышленных предприятиях, азот получают тремя основными способами, все которые основаны на разложении атмосферного воздуха: 1) методом криогенного разложения воздуха, 2) с помощью короткоцикловой безнагревной адсорбции, и 3) методом мебранной диффузии.

Криогенное разложение воздуха

Способ экономически оправдан только при значительной потребности в азоте. Обычно, криогенные азотные установки используются крупными предприятиями химической и металлургической промышленности: первые получают азот для дальнейшего его связывания с водородом процессом Хабера с получением аммиака NH₃, который затем или используется в качестве удобрения непосредственно, или конвертируется в нитрат аммиака и также используется в качестве удобрения, или используется в качестве прекурсора при синтезе других химических соединений.

Криогенные установки дороги как при покупке, так и затем в обслуживании, технически сложны, имеют значительные габариты (подходят обычно только для размещения на улице), но позволяют получать азот очень высокой чистоты (порядка 99,999% и даже выше) и в очень больших количествах.

Получение азота адсорбцией кислорода

Углеродные молекулярные сита

Так как адсорбент, углеродные молекулярные сита, имеет ограниченную емкость пор и, соответственно, ограниченную удерживающую способность, довольно быстро (в практических реализациях адсорбционных азотных генераторов, через 40. 200 секунд) наступает необходимость провести его регенерацию, то есть восстановить его удерживающую способность. Для этого, давление в адсорбере резко сбрасывается в атмосферу, что вызывает выход ранее задержанных молекул кислорода из пор CMS. Для более полного восстановления CMS, после сброса давления в адсорбер подается часть вырабатываемого в это время в другом адсорбере азота, который продувается через подлежащий регенерации адсорбер под давлением чуть выше атмосферного, «вымывая» из его пор все еще остающиеся в нем после сброса давления молекулы кислорода. Полученная газовая смесь, представляющая собой воздух с несколько повышенным содержанием кислорода, выбрасывается в атмосферу. После завершения регенерации, азот в течение еще некоторого времени продолжает поступать в адсорбер, но уже при закрытом сбросном клапане, в результате чего давление в адсорбере поднимается до уровня, присутствующего в системе. (Как вариант, например, показанный на схеме выше, конструкция установки может предусматривать проведение регенерации и последующего выравнивания давления не подачей азота непосредственно из одного адсорбера в другой, а из промежуточного азотного накопителя, для чего в конструкцию азотного генератора вводятся дополнительные клапаны).

Схема устройства азотной установки, работающей по принципу КЦБА

Получение азота способом мембранного разделения воздуха

Мембраны чрезвычайно чувствительны к наличию загрязнений, особенно к попаданию на них компрессорного масла. Мембранные модули большинства (но не всех) производителей нуждаются также, для эффективной работы, в специальном подогревании поступающего на их вход сжатого воздуха. Тем не менее, мембранные установки для получения азота, в целом, обычно все же несколько проще по конструкции, чем работающие по принципу короткоцикловой безнагревной адсорбции: например, КЦБА-установке требуется как минимум 2 впускных клапана (обычно, с электромагнитным приводом) для запуска сжатого воздуха в один или другой адсорбер, 2 аналогичных клапана для сброса давления из тех же адсорберов и, когда это предусмотрено конструкцией, еще 2 или более клапанов для перепускания азота из промежуточного накопителя обратно в адсорберы для проведения их регенерационной продувки и последующего выравнивания давления. Все эти клапаны у мембранного генератора азота отсутствуют.

К сожалению, сам принцип устройства мембранных установок для производства азота и сами свойства существующих в наше время материалов изготовления мембран не позволяют получение азота высокой чистоты. На практике, существующие промышленно изготавливаемые мембранные азотные генераторы ограничены «потолком» примерно в 99,5%.

Источник