Aukštos kokybės{0}}gamybos sektoriuose, tokiuose kaip elektronika, cheminis apdorojimas, terminis apdorojimas, pjovimas lazeriu ir pakavimas su modifikuota atmosfera, didelio grynumo azotas (99,999 proc. arba didesnis) tapo nepakeičiama proceso terpe. Palyginti su skysto azoto tiekimu, azoto gamyba vietoje palaipsniui tapo pagrindiniu sprendimu dėl stabilaus tiekimo ir kontroliuojamų veiklos sąnaudų. Pagrindinis inžinierių ir gamybos vadovų rūpestis yra tai, kaip užtikrinti, kad azoto generatoriaus sistema nuosekliai gamintų didelio grynumo azotą ilgą laiką, kartu išlaikant pagrįstą energijos suvartojimą ir priežiūros išlaidas.
„Shenger Gas“ ilgą laiką daugiausia dėmesio skyrė pramoninėms dujų atskyrimo technologijoms, sukaupusi didelę inžinerinę patirtį tiek slėgio svyravimo adsorbcijos (PSA), tiek membraninio atskyrimo srityse. Šiame straipsnyje sistemingai apžvelgiama didelio grynumo azoto gamybos inžinerinė logika trimis aspektais: techniniai principai, grynumą įtakojantys veiksniai ir pagrindinės sistemos optimizavimo kryptys.
Dviejų pagrindinių azoto gamybos technologijų palyginimas
Šiuo metu pramoniniam azoto generavimui vietoje{0}}daugiausia naudojami PSA azoto generatoriai ir membraniniai azoto generatoriai, kurių grynumo diapazonas ir taikomi scenarijai labai skiriasi.
PSA azoto generavimui naudojamos selektyvios anglies molekulinių sietų deguonies ir azoto adsorbcijos savybės. Esant slėgiui, anglies molekuliniai sietai pirmiausia adsorbuoja deguonį, anglies dioksidą ir vandens garus, o azotas yra tiesiogiai išleidžiamas kaip ne{1}}adsorbuotas komponentas. Po prisotinimo molekulinis sietas regeneruojamas greitai sumažinant slėgį. Dviejų bokštų kintamos adsorbcijos ir desorbcijos būdu užtikrinama nuolatinė azoto gamyba. PSA technologija gali stabiliai išvesti azotą, kurio grynumo intervalas yra nuo 99,9 % iki 99,9995 %, todėl ji ypač tinka procesams su griežtomis deguonies kiekio ribomis.
Membraninio azoto susidarymas priklauso nuo skirtingų dujų molekulių prasiskverbimo per tuščiavidurių pluoštų membranas greičio skirtumų. Dujos, kurių prasiskverbimo greitis yra greitesnis, pavyzdžiui, deguonis ir vandens garai, pirmiausia praeina pro membranos sienelę ir yra išleidžiamos, o azotas, kurio prasiskverbimo greitis yra lėtesnis, yra sodrinamas. Ši technologija paprastai gamina azotą, kurio grynumas svyruoja nuo 97% iki 99,9%. Jo pranašumai apima paprastą struktūrą, be judančių dalių ir greitą paleidimą, todėl jis tinka scenarijus, kai grynumo reikalavimai yra nedideli, bet reikalingas nuolatinis ir stabilus dujų tiekimas.
Kai tikslinis grynumas viršija 99,9 %, PSA azoto generatoriai yra beveik vienintelis ekonomiškai perspektyvus azoto generavimo sprendimas vietoje.
Trys pagrindiniai inžineriniai veiksniai, turintys įtakos azoto grynumui
Faktiškai veikiant, dažnai atsiranda nukrypimų tarp faktinio azoto grynumo, kurį sukuria azoto generatorius, ir projektinės vertės. Šie trys veiksniai yra patys svarbiausi.
Pagrindinė priežastis yra anglies molekulinio sieto veikimo pablogėjimas. Ilgai veikiant alyvos rūko pėdsakus, skystą vandenį ar kietas daleles suslėgtame ore, molekulinio sieto mikroporos palaipsniui užsikemša arba pažeidžiamos, todėl sumažėja adsorbcijos geba. Tai ypač ryšku, kai išankstinio apdorojimo sistema yra netinkamai sukonfigūruota, pagreitinant molekulinio sieto gedimą ir tiesiogiai pasireiškiančiu kaip nuolatinis azoto grynumo mažėjimas.
Ne mažiau svarbus yra adsorbcijos slėgio ir dujų gamybos greičio atitikimas. Adsorbcijos efektyvumas generuojant PSA azotą teigiamai koreliuoja su slėgiu, tačiau per didelis slėgis padidina mechaninį molekulinio sieto susidėvėjimą, o per mažas slėgis sukelia deguonies prasiskverbimą, dėl kurio smarkiai sumažėja azoto grynumas. Be to, pernelyg greita dujų gamyba sumažina oro buvimo adsorbcijos bokšte laiką, todėl deguonis gali patekti į azoto vamzdyną prieš visiškai adsorbuojant. Tinkamas slėgio ir srauto suderinimas yra stabilaus grynumo pagrindas.
Dažnai nepaisoma vožtuvo perjungimo laiko tikslumo. PSA azoto sistemos priklauso nuo periodinio pneumatinių vožtuvų perjungimo, kad būtų užbaigta adsorbcija ir regeneracija. Jei perjungimo laikas nukrypsta arba vožtuvo veikimas vėluoja, tai gali sukelti kryžminį-užteršimą tarp bokštų arba nebaigtą regeneraciją, užterštą deguonimi. Didelio grynumo azoto gamybai paprastai reikalingas milisekundžių tikslumas.
Keturios praktinės sistemos optimizavimo instrukcijos
Siekiant išspręsti pirmiau minėtus klausimus, sistemos optimizavimas gali būti atliekamas šiomis keturiomis praktinės inžinerijos kryptimis.
Pirma, sustiprinkite išankstinį suslėgto oro apdorojimą. Suslėgtas oras, patenkantis į azoto generatorių, turi būti efektyviai pašalintas alyva, džiovinamas šaldant ir tiksliai filtruojamas. Norint užtikrinti, kad likutinės alyvos kiekis būtų mažesnis nei 0,01 ppm, rekomenduojama naudoti oro -be alyvos kompresorių arba bent jau katalizinės oksidacijos alyvos šalinimo įrenginį. Be to, reikia įrengti šaldomą oro džiovintuvą, kurio rasos taškas reguliuojamas žemiau -40 laipsnių, kad iš esmės pašalintų negrįžtamą molekulinio sieto žalą, kurią sukelia alyva ir vanduo.
Antra, optimizuokite adsorbcijos bokšto struktūrą ir slėgio išlyginimo procesą. Tinkamai suprojektavus adsorbcijos bokšto kraštinių santykį ir dujų paskirstymo struktūrą, efektyviai sumažinamas srauto blogas paskirstymas ir negyvos zonos. Be to, pridėjus viršutinio ir apatinio slėgio išlyginimo žingsnius PSA procese, prieš perjungiant subalansuojamas slėgio skirtumas tarp dviejų bokštų, sumažinamas dujų srauto poveikio molekulinio sieto sluoksniui trikdymas, taip pagerinamas azoto regeneravimas ir grynumo stabilumas.
Trečia, įgyvendinkite grynumo kontrolės blokavimo reguliavimą. Įdiekite internetinį deguonies analizatorių azoto išleidimo vamzdyne, sujungtą su išleidimo vožtuvu ir gamybos valdymo vožtuvu. Kai aptiktas deguonies kiekis viršija nustatytą slenkstį, sistema automatiškai išleidžia išjungtą-specifinį azotą ir tiksliai-sureguliuoja dujų gamybos greitį arba adsorbcijos slėgį, kad nestandartinės dujos nepatektų į tolesnius procesus. Ši priemonė ypač svarbi didelės-pridėtinės vertės-gamybos linijoms.
Ketvirta, nustatykite periodinės priežiūros gaires. Reguliariai tikrinkite molekulinio sieto adsorbcijos charakteristikų susilpnėjimo kreivę kartu su darbo valandų ir rasos taško duomenimis, kad prognozuotumėte molekulinio sieto pakeitimo ciklą. Taip pat patikrinkite pneumatinių vožtuvų reakcijos laiką ir prireikus pakeiskite vožtuvų šerdis arba sandariklius. Priežiūra turėtų būti prevencinis valdymas, pagrįstas duomenimis, o ne reaktyvus ištaisymas.
Didelio grynumo azoto sistemų ekonominiai aspektai
Daugelis vartotojų sutelkia dėmesį į techninius rodiklius, dažnai nepaisydami bendros sistemos gyvavimo ciklo sąnaudų. Gerai -suprojektuotas didelio grynumo azoto generatorius, nors ir turi šiek tiek didesnes pradines investicijas nei standartinės konfigūracijos, paprastai papildomas investicijas susigrąžina per 12–18 mėnesių, sumažindamas molekulinio sieto keitimo dažnumą, sumažindamas ne-specifinio azoto nuostolius ir pailgindamas vidutinį laiką tarp gedimų.
Dar labiau pastebima, kad paslėptos nepakankamo grynumo išlaidos dažnai gerokai viršija pačios įrangos vertę. Elektroninių komponentų gamybos linijoje partijos atmetimas dėl azoto grynumo svyravimų gali kainuoti tiek pat, kiek visas naujas azoto generatorius. Todėl sistemos optimizavimo perkėlimas nuo „parinkties“ prie „būtinumo“ yra racionalus pasirinkimas naudojant didelio grynumo azotą.
Stabilus didelio grynumo azoto išeiga yra ne vienos įrangos funkcija, o suspausto oro išankstinio apdorojimo, molekulinio sieto parinkimo, adsorbcijos bokšto struktūros, valdymo strategijos ir priežiūros sistemos bendro poveikio rezultatas. Techninė azoto generatoriaus vertė slypi ne tame, ar jis gali pagaminti 99,999 % azoto, o tame, ar jis gali išlaikyti tokį grynumo lygį po tūkstančių nuolatinio veikimo valandų.
