В системах получения , его хранения и выдачи различным потребителям необходим газообразный азот. Он требуется прежде всего для обеспечения безопасности работ; при подготовке оборудования, соприкасающегося с ; для средств пожаровзрывопредупреждения и др.
До недавнего времени единственным способом получения газообразного азота был способ газификации жидкого азота, полученного с помощью низкотемпературной ректификации (криогенный способ). Основным оборудованием системы являются: установка получения жидкого азота методом низкотемпературной ректификации (азотодобывающая станция); хранилище жидкого азота с одним или несколькими криогенными резервуарами, предназначенными для хранения и выдачи жидкого азота; блок газификации, включающий испарители-газификаторы, которые осуществляют газификацию жидкого азота за счет тепла окружающего воздуха или стороннего теплоносителя.
Технология получения газообразного азота из жидкого в этом варианте заключается в следующем: жидкий азот под давлением из резервуара поступает в испарители газификатора, где газифицируется за счет тепла окружающего воздуха или стороннего теплоносителя, и поступает потребителям. При работе одного из резервуаров на выдачу другой резервуар заполняется жидким азотом от станции или, как вариант, от транспортного заправщика. Этот метод требует сложного машинного оборудования, серьезных энергетических затрат, сложной технологии получения и газификации азота и является довольно дорогостоящим.
В настоящее время разработаны и внедрены два способа получения газообразного азота непосредственно из воздуха — короткоцикловой безнагревной адсорбцией (КЦА) и прокачкой воздухом через специальные мембраны в газоразделительных установках. Скачать курсовую бесплатно по КЦА Вы можете перейдя по ссылке.
Метод КЦА основан на избирательной адсорбции основных компонентов воздуха — азота и кислорода — различными сорбентами, в результате чего при получении азота сорбент обогащается легко сорбируемым компонентом (кислородом), а газовая среда — плохо сорбируемым (азотом). Основным параметром выбора оборудования для получения азота методом КЦА является производительность, т. е. расход выдаваемого установкой газообразного азота.
Оборудование, необходимое для реализации метода, состоит из компрессора и блока разделения воздуха, включающего группу адсорберов, заполненных сорбентами с селективными свойствами к компонентам воздуха, а также ресивера — сборника азота, сглаживающего пульсацию давлений выдаваемого азота.
Технология работы такой системы заключается в следующем, воздух, сжатый в компрессоре до рабочего давления, поступает в один из адсорберов. Находящийся в нем сорбент, количество которого зависит от его свойств и заданной концентрации выходящего азота, адсорбирует из воздуха кислород, в результате чего на выходе из адсорбера отбирается азот под рабочим давлением и с заданной концентрацией. Через 1—2 мин поток воздуха автоматически направляется во второй адсорбер, а в первом производится десорбция (удаление с сорбента адсорбированного ранее газа), которая происходит только за счет снижения давления без повышения температуры.
Вариант получения газообразного азота по методу КЦА обладает рядом преимуществ по сравнению с классическим вариантом (криогенный способ), дает возможность получить более технологичную и удобную в эксплуатации систему и снизить ее стоимость в 3—4 раза.
Кроме того, эта система позволяет за небольшой промежуток времени (15…20 мин) от начала пуска системы получить газообразный азот с требуемыми параметрами, в то время как для выхода на режим криогенной системы требуется значительное время (сутки и более).
Краткая техническая характеристика одной из систем КЦА представлена ниже.
Техническая характеристика одной из систем КЦА:
Исходный продукт……………………………………………..воздух
Максимальная производительность по азоту,
м3/ч…………………………………………………………………800
Давление выходящего азота, МПа (кгс/см2),
не менее……………………………………………………………0,6 (6,0)
Концентрация получаемого азота, % об……….. 98
Требуемый расход воздуха, нм3/ч…………………….. 3600
Количество компрессорных установок, шт…………. 1
Тип компрессора………………………………………………..поршневой
Марка компрессора……………………………………………..2ВМ10-63/9
Производительность компрессора, нм3/мин………..до 63
Давление на выходе из компрессора,
МПа (кгс/см2) ……………………………… 0,9(9)
Потребляемая мощность компрессорной
установки, кВт……………………………………………….. 337,05
Количество адсорберов, шт…………………………………2
Габариты адсорбера, мм:
диаметр………………………………………………………… 1600
высота…………………………………………………………… 5000
Тип сорбента………………………………………………………угольтипа МС
Коэффициент извлечения, %……………………………..28
Продуктивность сорбента, л/(ч-л)……………………….54
Масса сорбента, т……………………………………………….5,2
В последние годы нашей промышленностью начат выпуск установок получения газообразного азота нового поколения на основе высокоэффективных волоконных модулей с техническими параметрами на уровне лучших мировых образцов. Принцип действия этих установок основан на избирательной проницаемости газов при прохождении через специальную полимерную мембрану под действием перепада парциального давления. Производительность таких установок производства ОАО «Криогенмаш» составляет 1…200м3/ч при чистоте азота 90….99,9 % об.
Азотные установки фирмы «Грасис» методом мембранных технологий позволяют производить 5…5000 нм3/ч азота при чистоте 90…99,9 % об.; их разработка и изготовление базируется на последних научных достижениях мембранных технологий. Такие азотодобывающие комплексы являются эффективной альтернативой криогенным и адсорбционным системам генерации азота. Они отличаются высокой надежностью, компактностью, гибкостью режимов работы и низкой стоимостью получаемого азота.