Įrenginys azotui gaminti iš oro. Įrenginiai, skirti azotui gauti iš oro: problemos ir perspektyvos

Amoniakas (NH3) yra azoto ir vandenilio junginys. Tai lengvos dujos, turinčios aštrų kvapą. Amoniako gamyba pramonėje ir laboratorijose būtina trąšų, polimerų, azoto rūgšties ir kitų medžiagų gamybai.

Pramonėje

Amoniakas pramoniniu būdu gaminamas iš azoto, jungiant jį su vandeniliu. Azotas paimamas iš oro, vandenilis iš vandens. Metodą pirmasis sukūrė vokiečių chemikas Fritzas Haberis. Pramoninis amoniako gamybos būdas buvo pradėtas vadinti Habero procesu.

Reakcija vyksta sumažėjus tūriui ir išleidžiant energiją šilumos pavidalu:

3H2 + N2 → 2NH3 + Q.

Reakcija yra grįžtama, todėl turi būti įvykdytos kelios sąlygos. Esant aukštam slėgiui ir žemai temperatūrai, padidėja pagaminto amoniako tūris. Tačiau žema temperatūra sulėtina reakcijos greitį, o temperatūros padidėjimas padidina atvirkštinės reakcijos greitį.

Eksperimentiškai buvo rastos būtinos sąlygos reakcijai atlikti:

• temperatūros- 500°C;
• spaudimas- 350 atm;
• katalizatorius- geležies oksidas Fe 3 O 4 (magnetitas) su sidabro, kalio, kalcio ir kitų medžiagų oksidų priemaišomis.

Tokiomis sąlygomis susidariusiose dujose yra 30% amoniako. Kad būtų išvengta atvirkštinės reakcijos, medžiaga greitai atšaldoma. Esant žemai temperatūrai, susidariusios dujos virsta skysčiu. Nepanaudotos dujos – azotas ir vandenilis – grąžinamos atgal į sintezės kolonėlę. Šis metodas padeda greitai gauti didelius amoniako kiekius, naudojant kuo daugiau žaliavų.

Ryžiai. 1. Amoniako gamyba pramoniniu būdu.

Norint rasti tinkamą katalizatorių, buvo išbandyta 20 tūkstančių įvairių medžiagų.

Laboratorijoje

Norint gauti amoniaką laboratorijoje, naudojama šarmų reakcija su amonio druskomis:

NH 4 Cl + NaOH → NH 3 + NaCl + H 2 O

Amoniaką taip pat galima gauti laboratorijoje iš amonio chlorido, pakaitinto kartu su gesintomis kalkėmis, arba skaidant amonio hidroksidą:

• 2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O;
• NH 4 OH ↔ NH 3 + H 2 O.

Ryžiai. 2. Amoniako gavimas laboratorijoje.

Amoniaką galima visiškai išdžiovinti naudojant kalkių ir natrio hidroksido mišinį, per kurį praleidžiamos susidariusios dujos. Tuo pačiu tikslu skystas amoniakas sumaišomas su metalo natriu ir distiliuojamas.

Amoniakas yra lengvesnis už orą, todėl norint jį surinkti, mėgintuvėlis laikomas apverstas.

Taikymas

Amoniakas naudojamas įvairiose pramonės šakose:

• žemės ūkyje - azoto turinčių trąšų gamybai;
• pramonėje - polimerų, sprogmenų, dirbtinio ledo gamybai;
• chemijoje - azoto rūgšties, sodos gamybai;
• medicinoje – kaip amoniakas.

Ryžiai. 3. Trąšų gamyba.

Ko mes išmokome?

Amoniakas gaminamas pramoniniu būdu ir laboratorijoje. Gamybai pramoniniu mastu naudojamas azotas ir vandenilis. Maišant aukštoje temperatūroje, slėgyje ir veikiant katalizatoriui, paprastos medžiagos sudaro amoniaką. Kad aukštoje temperatūroje reakcija nevyktų priešinga kryptimi, dujos atšaldomos. Laboratorijoje amoniakas gaunamas reaguojant amonio druskoms su šarmais, gesintomis kalkėmis arba skaidant amonio hidroksidą. Amoniakas naudojamas chemijos pramonėje, žemės ūkyje, medicinoje ir chemijoje.

UKHANOVAS A.V.

Azotas dabar daugelyje pramonės šakų plačiai naudojamas dujų ir skysto tirpalo pavidalu. kuris prieš naudojimą paverčiamas dujine, naudojant specialią įrangą – dujofikatorių. Techninis azotas naudojamas darbo su degiomis medžiagomis saugai užtikrinti, gaisro gesinimo įrenginiuose ir tam tikrai aplinkai, reikalingai technologiniams procesams įgyvendinti, sukurti.

Pasirinktos temos aktualumą lemia tai, kad oro atskyrimo įrenginių automatizavimas, be darbo sąnaudų mažinimo priežiūrai ir įrengimo patikimumo didinimo, suteikia techninį ir ekonominį efektą.

Šiuolaikinių specialistų atlikta jo savybių analizė padėjo sukurti įvairias šiuolaikines technologijas. Atitinkamas GOST nustato parametrus, kuriuos azotas turi turėti įvairioms reikmėms. Šiandien šios techninės dujos gaminamos naudojant modernius oro ir dujų atskyrimo įrenginius.

Atmosferos oras yra azoto, deguonies, argono ir kitų dujų mišinys. Oro komponentai nėra sujungti vienas su kitu chemine sąveika. Apytiksliai oras gali būti laikomas tik azoto ir deguonies mišiniu, nes argono ir kitų dujų kiekis ore yra mažesnis nei 1%. Šiuo atveju tūrinis azoto kiekis ore yra 79%, o deguonies - 21%.

Oro padalijimas į deguonį ir azotą yra sudėtinga techninė užduotis. Lengviausias būdas tai padaryti – iš pradžių orą suskystinti, o paskui jį panaudoti atskiriant į sudedamąsias dalis – deguonies ir azoto virimo taškų skirtumus. Skystas azotas, esant atmosferos slėgiui, užverda minus 195,8 o C temperatūroje, o skystasis deguonis - minus 182,9 o C. Taigi tarp šių suskystintų dujų virimo taškų yra beveik 13 o C skirtumas. Todėl, jei suskystintas oras palaipsniui išgarinamas, pirmiausia išgaruos daugiausia azotas, kurio virimo temperatūra yra žemesnė. Kai azotas išgaruoja iš skysčio, jis bus praturtintas deguonimi. Kartodami šį procesą daug kartų, galite pasiekti norimą oro atskyrimo laipsnį į reikiamo grynumo azotą ir deguonį. Šis azoto ir deguonies gavimo iš oro būdas vadinamas gilaus aušinimo ir rektifikavimo metodu (metodu).

Šiuo metu azoto ir deguonies gavimas iš atmosferos oro gilaus aušinimo ir rektifikavimo būdu yra ekonomiškiausias, todėl jis plačiai naudojamas pramonėje. Šis metodas leidžia gauti azoto ir deguonies beveik bet kokiu kiekiu. Šiuo atveju elektros sąnaudos yra 0,4 - 1,6 kWh 1 m 3 deguonies, priklausomai nuo įrenginio dydžio ir technologinės konstrukcijos.

Šiuolaikiniai įrenginiai, skirti azotui, deguoniui ir retosioms dujoms gaminti iš oro, gali būti suskirstyti į tris grupes:

1) deguonies gamyklos techniniam deguoniui (99,2% - 99,5% O 2) ir technologiniam deguoniui (94% - 97% O 2) gaminti,

2) azoto-deguonies ir azoto įrenginiai,

3) retųjų dujų gamybos įrenginiai.

Įvairių įrenginių našumas svyruoja nuo 65 iki 158 000 m 3 /h apdoroto oro

\ Šiuolaikinė gamyba reikalauja nuolatinio technologinių parametrų stebėjimo, savalaikio ir tikslaus jų reguliavimo bei priežiūros nurodytose ribose. Veiksmingas šios problemos sprendimas įmanomas tik naudojant automatizuotas procesų valdymo sistemas (APCS).

Galutinis automatizavimo tikslas yra sukurti visiškai automatizuotą gamybą, kai žmogaus vaidmuo yra sumažintas iki technologinių procesų eigos režimų ir programų parengimo, įrenginių veikimo stebėjimo ir jų reguliavimo.

Pagrindiniai automatizuotos gamybos privalumai: darbo palengvinimas, sanitarinių ir higieninių darbo sąlygų gerinimas, bendro žmogaus kultūrinio gyvenimo lygio didinimas, techninių ir ekonominių rodiklių gerinimas, produkcijos kokybės gerinimas, darbo našumo didinimas, gamybos kaštų mažinimas.

Šis darbas skirtas tobulinti esamą standartinį oro atskyrimo procesą, siekiant gauti azotą, įvedant automatinę suspausto oro slėgio valdymo sistemą (ASR) oro atskyrimo įrenginio atskyrimo įrenginio įleidimo angoje.

Apsvarstykite pagrindinius azoto gavimo iš oro būdus

1. Oro atskyrimo adsorbcijos metodas pagrįstas selektyviu tam tikrų dujų absorbcija adsorbentais ir yra plačiai naudojamas dėl šių privalumų:

Didelė adsorbuotų komponentų atskyrimo galimybė, priklausomai nuo adsorbento pasirinkimo;

Greitas paleidimas ir sustabdymas, palyginti su kriogeniniais augalais;

Didesnis montavimo lankstumas, t.y. galimybė greitai keisti darbo režimą, našumą ir švarą priklausomai nuo poreikio;

Automatinis režimo reguliavimas;

Galimybė valdyti nuotolinio valdymo pultą;

Mažos energijos sąnaudos, palyginti su kriogeniniais įrenginiais;

Paprastas techninės įrangos dizainas;

Mažos priežiūros išlaidos;

Maža instaliacijų kaina, palyginti su kriogeninėmis technologijomis;

Adsorbcijos metodas naudojamas azotui ir deguoniui gaminti, nes jis užtikrina puikius kokybės parametrus mažomis sąnaudomis.

Azoto gamybos adsorbcijos metodu principas yra paprastas, bet efektyvus. Oras tiekiamas į adsorberį – anglies molekulinius sietus esant padidintam slėgiui ir aplinkos temperatūrai. Proceso metu adsorbentas sugeria deguonį, o azotas praeina per aparatą. Adsorbentas sugeria dujas iki pusiausvyros tarp adsorbcijos ir desorbcijos būsenos, po to adsorbentas turi būti regeneruojamas, t.y. pašalinti absorbuotus komponentus nuo adsorbento paviršiaus. Tai galima padaryti didinant temperatūrą arba atleidžiant slėgį. Paprastai slėgio atleidimo regeneracija naudojama slėgio svyravimo adsorbcijai. Azoto grynumas naudojant šią technologiją yra 99,999%.

Oro atskyrimo įrenginys Azh-0.6-3 skirtas ypatingo grynumo skysto azoto gamybai pagal GOST 9293-74 adsorbcijos metodu.

Oro atskyrimas yra vienas iš svarbiausių ir svarbiausių technologinių procesų gamykloje. Pagrindinė technologinė įranga yra oro atskyrimo įrenginio atskyrimo įrenginys

2. Kriogeninio atskyrimo metodas yra pagrįstas šilumos ir masės perdavimo procesais, ypač rektifikavimu žemoje temperatūroje, remiantis oro komponentų virimo temperatūrų skirtumu ir kompozicijų, kurios yra pusiausvyroje tarp skysčio ir garų mišinių, skirtumu.

Oro atskyrimo procese kriogeninėje temperatūroje vyksta masės ir šilumos mainai tarp besiliečiančių skysčio ir garų fazių, susidedančių iš oro komponentų. Dėl to garų fazė yra praturtinta žemos virimo temperatūros komponentu (komponentu, kurio virimo temperatūra žemesnė), o skystoji fazė yra prisodrinta aukšto virimo temperatūros komponentu.

Taigi procesas atrodo taip: daugiapakopiu kompresoriumi įsiurbtas oras pirmiausia praeina per oro filtrą, kur išvalomas nuo dulkių, praeina per drėgmės separatorių, kuriame atskiriamas oro suspaudimo metu kondensuojantis vanduo ir vandens aušintuvas, kuris aušina orą ir pašalina suspaudimo metu susidarančią šilumą. Norint sugerti anglies dioksidą iš oro, įjungiamas dekarbonizatorius, užpildytas vandeniniu kaustinės sodos tirpalu. Labai svarbu visiškai pašalinti drėgmę ir anglies dioksidą iš oro, nes žemoje temperatūroje užšalęs vanduo ir anglies dioksidas užkemša vamzdynus, o įrengimas turi būti sustabdytas, kad būtų galima atšildyti ir išvalyti.

Gautas skystas oras yra distiliuojamas arba rektifikuojamas distiliavimo kolonėlėse. Palaipsniui išgaruojant skysčiui, praeinant per džiovinimo bateriją, suslėgtas oras patenka į vadinamąjį orą, pirmiausia išgarinamas azotas, o likęs skystis vis labiau prisotinamas deguonimi. Panašų procesą daug kartų kartojant ant oro atskyrimo kolonų distiliavimo padėklų, gaunamas reikiamo grynumo skystas deguonis, azotas ir argonas. Sėkmingo ištaisymo galimybė pagrįsta gana dideliu skirtumu (apytiksliai).

13 °C) skysto azoto (minus 196 °C) ir deguonies (minus 183 °C) virimo temperatūros. Argoną nuo deguonies atskirti kiek sunkiau (minus 185 °C). Tada atskirtos dujos pašalinamos kaupti specialiose kriogeninėse talpyklose.

3. Membraninis metodas

Pramoninis membraninio dujų atskyrimo technologijos naudojimas prasidėjo aštuntajame dešimtmetyje ir sukėlė revoliuciją dujų atskyrimo pramonėje. Iki šiol ši technologija aktyviai vystosi ir vis labiau plinta dėl didelio ekonominio efektyvumo. Šiuolaikinių membraninių dujų atskyrimo ir oro atskyrimo įrenginių konstrukcija yra itin patikima. Visų pirma, tai užtikrina tai, kad juose nėra judančių elementų, todėl mechaniniai gedimai beveik neįmanomi. Šiuolaikinė dujų atskyrimo membrana, pagrindinis instaliacijos elementas, nebėra plokščia membrana ar plėvelė, o tuščiaviduris pluoštas. Tuščiavidurio pluošto membraną sudaro akytas polimerinis pluoštas, kurio išorinis paviršius padengtas dujų atskyrimo sluoksniu. Membraninio įrenginio veikimo esmė yra selektyvus membranos medžiagos pralaidumas įvairiems dujų komponentams. Oro atskyrimas naudojant selektyvias membranas pagrįstas tuo, kad oro komponentų molekulės turi skirtingą pralaidumą per polimerines membranas. Oras filtruojamas

suspaudžiamas iki norimo slėgio, išdžiovinamas ir tiekiamas per membraninį modulį. Greitesnės deguonies ir argono molekulės praeina per membraną ir pašalinamos išorėje. Kuo daugiau oro praeina per modulius, tuo didesnė azoto N2 koncentracija. Ekonomiškiausia yra gauti azotą, kurio pagrindinės medžiagos kiekis yra 93–99,5 %: Produktų katalogas. - Prieigos režimas: http://www.metran.ru/netcat_files/973/941/150.pdf - Cap. iš ekrano.

8 Rosemount 5400 serijos dviejų laidų radaro lygio siųstuvas [Elektroninis išteklius]: Techninių duomenų lapas; katalogas 2008-2009. - Prieigos režimas: http://metratech.ru/file/Rosemount_5400.pdf - Cap. iš ekrano.

9 Rosemount 2110 Compact Vibrating Level Switch [Elektroninis išteklius]: Techninių duomenų lapas; katalogas 2006-2007. - Prieigos režimas: http://www.metran.ru/netcat_files/960/927/Rosemount_2110_PDS_00813_0107_4029_RevBA_rus.pdf - Cap. iš ekrano.

10 Rosemount 3144P Smart Temperature Transmitter [Elektroninis išteklius]: Techninių duomenų lapas; katalogas 2008-2009. - Prieigos režimas: http://www.metran.ru/netcat_files/469/369/Rosemount_3144P_PDS_00813_0107_4021_RevNA_rus.pdf - Cap. iš ekrano.

12 Buralkovas, A.A. Metalurgijos įmonių technologinių procesų automatizavimas: edukacinis metodas. pašalpa / I.I. Lapajevas, A.A. Buralkovas: GATSMIZ - Krasnojarskas, 1998. - 136 p.

13 Automatinio valdymo teorija: vadovėlis. universitetams / V. N. Bryukhanovas [ir kt.]; redagavo Yu M. Solomentseva. - Red. 3, ištrintas - M.: Aukštesnis. mokykla, 2000. - 268 p.

MiZ", 2003. - 52 p.

25 GOST 2.105-95. ESKD. Bendrieji reikalavimai tekstiniams dokumentams. - Įeikite. pirmą kartą; įvesta data 1995-08-08. - M.: Rusijos Federacijos Gosstandartas, 1995. - 47 p.

26 GOST 21.404-85 SPDS. Technologinių procesų automatizavimas. - Įeikite. pirmą kartą; įvesta data 1986-01-01. - M.: Rusijos Federacijos Gosstandartas, 1986. - 36 p.

ISPO PARINKTYS

Šiuolaikinių specialistų atlikta jo savybių analizė padėjo plėtoti įvairias šiuolaikines technologijas. Atitinkamas GOST nustato parametrus, kuriuos azotas turi turėti įvairioms reikmėms. Šiandien šios techninės dujos gaminamos naudojant modernius oro ir dujų atskyrimo įrenginius. Šiuolaikinių specialistų atlikta jo savybių analizė padėjo plėtoti įvairias šiuolaikines technologijas. Atitinkamas GOST nustato parametrus, kuriuos azotas turi turėti įvairioms reikmėms. Šiandien šios techninės dujos gaminamos naudojant modernius oro ir dujų atskyrimo įrenginius.

Svarstymas

Romos pagrindinės azoto savybės. Ši medžiaga yra netoksiškos dujos, kurios yra bespalvės. Jam taip pat būdingas kvapo ir skonio nebuvimas. Azotas egzistuoja gamtoje ir yra nedegios dujos esant normaliam slėgiui ir temperatūrai. Kadangi azotas yra šiek tiek lengvesnis už orą, jo koncentracija didėja didėjant aukščiui atmosferoje. Jei azotas atšaldomas iki virimo temperatūros, jis iš dujinės būsenos pereina į skystą. Suskystintas azotas yra bespalvis skystis, kuris tam tikroje temperatūroje ir veikiant atitinkamam slėgiui gali virsti kristaline kieta ir bespalve medžiaga. Azotas yra silpnas šilumos laidininkas. Azoto gamyba pramoniniam naudojimui

Techninis azotas šiandien naudojamas daugelyje pramonės šakų. Šiuolaikinių specialistų atlikta jo savybių analizė padėjo plėtoti įvairias šiuolaikines technologijas. Atitinkamas GOST nustato parametrus, kuriuos azotas turi turėti įvairioms reikmėms. Šiandien šios techninės dujos gaminamos naudojant modernius oro ir dujų atskyrimo įrenginius. Tyrimų ir gamybos įmonė „Grasys“ yra oro atskyrimo ir dujinių terpių kūrimo įrangos kūrimo ir gamybos lyderė. Kuriame ir gaminame stacionarias ir mobilias gamyklas, kurios leidžia gauti reikiamą azoto kiekį. Mūsų įmonė teikia paslaugas ne tik Rusijoje ir NVS šalyse, bet ir turi daug klientų Rytų Europoje.

Naudojama technologija

Generatorius išgauna azotą iš aplinkos oro ir kitų dujų, naudodamas slėgio svyravimo adsorbcijos technologiją. Slėgio svyravimo adsorbcijos proceso metu suspaustas švarus aplinkos oras patenka į molekulinį sietą, kuris leidžia azotui patekti į produkto dujas, tačiau adsorbuoja kitas dujas. Ekranas leidžia adsorbuotoms dujoms išeiti į atmosferą, kai išleidimo vožtuvas uždaromas ir filtravimo slėgis grįžta į aplinkos slėgį. Tada filtro sluoksnis išvalomas azotu, prieš įvedant šviežią suslėgtą orą naujam gamybos ciklui. Siekiant užtikrinti pastovų produkto srautą, azoto generatoriai naudoja du molekulinius filtrų sluoksnius, kurie pakaitomis jungiami tarp adsorbcijos ir regeneravimo fazių. Esant normalioms eksploatavimo sąlygoms ir tinkamai prižiūrint, molekulinių filtrų sluoksnių tarnavimo laikas yra beveik neribotas. Slėgio svyravimo adsorbcijos technologija turi keletą tarptautinių patentų ir atitinka rinkos našumo bei efektyvumo standartus.

Įrangos išdėstymas

Kad azoto generatorius veiktų automatiškai, reikalingi šie komponentai:

Suslėgto oro tiekimas

Tam tikro suspausto oro kiekio ir tam tikros kokybės tiekimas, aprašytas pasiūlymo skyriuje. Mažiausias tiekiamo laisvo suspausto oro kiekis m 3 /min esant 20°C yra lygus vidutiniam azoto generatoriaus oro suvartojimui Nm 3 /min, padidintam atitinkamu procentu, siekiant kompensuoti aplinkos oro įtaką ir konstrukciją. oro kompresoriaus leistinos nuokrypos projektavimo sąlygomis. Oro suspaudimo sistema bus įtraukta į tiekimą, kurią sudarys oro kompresorius ir šaldomo oro džiovintuvas.

Oro filtrai

Šiurkščiavilnių ir didelio grynumo filtrų rinkinys ir aktyvintosios anglies filtras visada įtraukiami į pristatymo komplektą. Tarp suspausto oro sistemos ir oro imtuvo turi būti sumontuoti oro filtrai, kad azoto generatorius gautų reikiamą minimalų azoto kiekį.

Oro imtuvas

Oro imtuvas montuojamas tarp oro filtrų ir azoto generatoriaus. Pagrindinė oro imtuvo užduotis – garantuoti pakankamo gryno oro kiekio tiekimą į naujai atkurtą azoto generatoriaus filtro sluoksnį per trumpą laiką. Jei suslėgto oro sistema yra tiekiama, oro imtuvo tūrio matmenys skirsis tol, kol bus patenkinti procesui ir oro suspaudimui (maks. apkrovos / be apkrovos ciklai).

Azoto imtuvas

Azoto generatoriaus produktų srautas surenkamas į vieną azoto imtuvą. Azoto imtuvas turi būti įrengtas arti azoto generatoriaus. Azoto imtuvo buvimas garantuoja pakankamą priešslėgį procesui ir nuolatinį azoto srautą galutiniam vartotojui. Jei konkrečiai nenurodyta, azoto imtuvo tūris apskaičiuojamas remiantis pastovios Kliento programos vartojimo dinamikos per ilgą laiką prielaida.

Privalumai:

Saugumas

Žemas darbinis slėgis, saugus sandėliavimas. Nereikia didelių aukšto slėgio dujų balionų. Pavojingas skysto azoto saugojimas gali būti pašalintas.

Ekonomika

Nėra platinimo ar apdorojimo išlaidų. Gaminant azotą vietoje (pramoninėje aikštelėje) su azoto generatoriais, sutaupoma perdirbimo ir laikymo aukšto slėgio dujų balionuose kaštai, o naudotojai išvengia nuomos, transportavimo ir garavimo nuostolių.

Mažos veiklos sąnaudos.

Siūlomas procesas yra efektyvesnis nei kitos rinkoje esančios sistemos. Tai sumažina oro tiekimo poreikį, todėl sutaupoma 10–25 % energijos, palyginti su panašiomis sistemomis. Mažinant besisukančių dalių skaičių ir naudojant aukštos kokybės komponentus, priežiūros išlaidos išlieka mažos per visą generatoriaus naudojimo laiką.

Patogumas

Lengva montuoti ir prižiūrėti. Azoto generatoriai turi oro įleidimo ir azoto išleidimo angas toje pačioje pusėje. Tai reiškia, kad lengva montuoti, net esant nedideliems dirbtuvių kampams. Didelis patikimumas dėl mažesnio besisukančių dalių skaičiaus ir aukštos kokybės komponentų.

Garantuota azoto kokybė

Jokio nepakankamo azoto grynumo pavojaus, automatinis proceso atnaujinimas. Azoto generatoriai turi unikalią valdymo sistemą: jei azoto grynumas neatitinka nurodytos vertės, PLC automatiškai uždaro azoto gamybos srautą į kliento programos išleidimo angą ir atidaro nespecifinį azoto išleidimo vožtuvą. Sistema bandys pradėti procesą, o kai azoto grynumas pasieks norimą rezultatą, apsauginis vožtuvas užsidarys ir vėl atsidarys azoto įsiurbimo vožtuvas. Visiškai automatinė ir neprižiūrima procedūra, nereikia rankiniu būdu paleisti iš naujo.

Projektavimo sąlygos

Duomenys pateikti idealiam darbo režimui, tolerancija ±5 %

Matmenys, svoris

Energijos nustatymai

Visų nurodytų verčių paklaida: ± 10 %

Pristatymo apimtis

4 oro kompresoriai

• alyvos įpurškimo rotacinis sraigtinis kompresorius

4 oro džiovintuvai

• vėsinamas oro džiovintuvas

2 oro imtuvai

• anglinio plieno vertikalus slėgio indas
• tūris: 3000 l

suspausto oro filtrai

Prieš oro imtuvą sumontuoti du išorinių suspausto oro filtrų komplektai, komplektą sudaro šie filtrai:

• vienas koalescinis pirminis filtras (efektyvumas 99,9999%, 1,0 µ - ≤ 0,5 mg/m³) su plūdinio tipo kondensato nuleidimo įtaisu;
• vienas koalescuojantis smulkus filtras (efektyvumas 99,9999%, 0,01 µ - ≤ 0,1 mg/m³) su plūdinio tipo kondensato nuleidimo įtaisu;
• vienas aktyvintos anglies filtras (likutinis alyvos kiekis ≤ 0,005 mg/m³).

du azoto generatoriai

Du azoto generatoriai, visiškai prijungti prie laidų, sumontuoti ant dažyto anglinio plieno rėmo, kurių kiekvienas turi šiuos komponentus:

• 6 adsorbcijos bokštai, kiekvienas užpildytas anglies molekuliniu sietu. Anglies molekulinis sietas bus pagamintas JAV, Europoje arba Japonijoje. Kinijoje ar Indijoje pagaminti sietai nenaudojami;
• Išmetamųjų dujų duslintuvas, sumontuotas išmetamųjų dujų slopinimui iki projektinio triukšmo lygio;
• Elektropneumatinių procesų vožtuvų ir droselių komplektas, įsk. solenoidiniai vožtuvai;
• 1 nekokybiška azoto prapūtimo linija su solenoidiniu valdomu valdymo vožtuvu;
• Apsauginių vožtuvų komplektas, sureguliuotas pagal atitinkamą slėgio lygį;
• Visi vamzdynai ir elektros kabeliai prijungimui;
• Vietiniai slėgio jutikliai;
• Viena (1) valdymo sistema, skirta visiškai automatiniam generatoriaus veikimui, pilnai sujungta iš vidaus ir susidedanti iš šių elementų:
  • Vienas PLC (Rockwell/Allen Bradley Micro 850 PLC) su Ethernet/IP jungtimi, skirtas bendrauti su kliento nuotolinio valdymo sistema;
  • Viena jutiklinio ekrano grafinė vartotojo sąsaja (Rockwell/Allen Bradley C400), rodanti aktualių parametrų reikšmes realiuoju laiku ir galimus pavojaus pranešimus tiesioginei diagnostikai;
  • Visi vamzdynai, vožtuvai, prietaisai ir raktų valdymo sistema sumontuota ant anglinio plieno rėmo;
  • Vienas (1) atskiras likutinio azoto analizatorius su cirkonio oksido jutikliu;
  • Vienas autonominis elektroninis gaminio srauto matuoklis.

du (2) azoto imtuvai

• vertikalus aukšto slėgio indas iš anglinio plieno;
• apsauginiai vožtuvai nustatyti iki atitinkamo slėgio lygio
• tūris: 3000 l
• maksimalus darbinis slėgis: 11,0 barg

Taikomi standartai

1. Direktyva 2009/105/EB dėl paprastų slėginių indų
2. Europos direktyva 97/23/EB, EN 13445, EN 13480 dėl slėginės įrangos
3. Direktyva 2004/108/EB dėl elektromagnetinio suderinamumo
4. ES direktyva 2006/95/EB dėl žemos įtampos elektros įrenginių
5. Mašinų direktyva 2006/42/EB

Pastaba

Atsižvelgiant į reikiamą našumą, modulinė konstrukcija neįmanoma.

Azoto gamyba iš oro reikalinga dujoms naudoti įvairiose veiklos srityse, pavyzdžiui, metalurgijoje, kasybos ir naftos chemijos pramonėje, medicinoje, maisto pramonėje. Planetos atmosferoje yra 75% azoto, todėl dujų atskyrimo technologija yra efektyvi ir pelninga.

Pagrindinės azoto gamybos technologijos

Klausimas, kaip iš oro gaunamas azotas, turi tris galimus atsakymus. Gaunamos inertinės dujos, skirtos pramoniniam naudojimui didelėse įmonėse arba praktiniam naudojimui laboratorinėmis sąlygomis naudojant šiuos metodus:

• Kriogeninis oro skilimas, pagrįstas sudedamųjų dalių virimo temperatūros skirtumu.
• Adsorbcijos technologija, kai dėl molekulių dydžių skirtumo oras yra atskiriamas į azotą ir deguonį.
• Membraniniai blokai taip pat veikia atskirdami suslėgtą orą į sudedamąsias dalis.

Kriogeninė technologija buvo naudojama daugiau nei 100 metų. Procesas pagrįstas įeinančio atmosferos oro suspaudimu iki reikiamo slėgio lygio. Iš gauto mišinio pašalinama drėgmė, įvairios kietos priemaišos ir anglies dioksidas. Po atvirkštinio išsiplėtimo išvalytas oras palaipsniui atvėsta ir virsta skysta būsena. Esant -196 laipsnių temperatūrai iš mišinio išgaunamas azotas.

Kriogeninio įrenginio naudojimas yra ekonomiškai pagrįstas, kai yra didelis inertinių dujų poreikis. Dėl didelės įrangos kainos ir sudėtingumo įrangą galima montuoti tik didelėse įmonėse. Dažnai tokie įrenginiai naudojami deguoniui gaminti, o azotas tokiais atvejais yra šalutinis produktas.

Praktiniam naudojimui laboratorijose ar didelėse pramonės įmonėse azotas gaunamas trimis pagrindiniais metodais, kurie visi yra pagrįsti atmosferos oro skaidymu: 1) kriogeniniu oro skaidymu, 2) adsorbcija slėgio ciklo būdu ir 3 ) membranos difuzijos būdu.

Kriogeninis oro skilimas

Kriogeninį oro skaidymo metodą daugiau nei prieš 100 metų išrado vokiečių mokslininkas Carlas von Linde (beje, pažymime, kad von Linde vardą iki šiol nešioja viena didžiausių pasaulyje tiekimo rangovų bendrovė Linde Gas). pramonės įmonėms). Šis metodas yra susijęs su suskystinto atmosferos oro frakciniu distiliavimu ir yra pagrįstas jo komponentų: azoto, deguonies, argono ir kitų dujų virimo (garavimo) temperatūrų skirtumu. Trumpai tariant, procesas yra toks: pirma, atmosferos oras suspaudžiamas iki aukšto slėgio. Po suspaudimo iš suspausto oro pašalinamos kietos priemaišos, drėgmė ir anglies dioksidas (anglies dioksidas CO 2). Išgrynintas suslėgtas oras yra atvirkštinis plėtimasis, dėl kurio jis atšaldomas iki jį sudarančių dujų suskystėjimo. Po to susidaręs skystis palaipsniui išgaruoja, o jam garuojant iš jo frakciškai išgaunamas azotas (virimo temperatūra -196°C), deguonis (virimo temperatūra -183°C), argonas ir kitos retosios dujos.

Metodas ekonomiškai pagrįstas tik tada, kai yra didelis azoto poreikis. Paprastai kriogenines azoto gamyklas naudoja didelės chemijos ir metalurgijos pramonės įmonės: pirmosios gauna azotą tolesniam surišimui su vandeniliu Habero procesu, kad susidarytų amoniakas NH 3, kuris vėliau arba tiesiogiai naudojamas kaip trąša, arba paverčiamas amoniaku. nitratų, taip pat naudojamas kaip trąša arba naudojamas kaip kitų cheminių junginių sintezės pirmtakas.

Metalurgijos pramonės įmonėms azotas apskritai dažnai yra atliekų produktas: skaidydamos orą, metalurgijos įmonės visų pirma stengiasi gauti deguonies, reikalingo plienui iš geležies rūdos lydyti, o azotas paprastai patenka į atmosferą. ir iš dalies parduotas.

Kriogeniniai įrenginiai yra brangūs tiek įsigyti, tiek prižiūrėti, yra techniškai sudėtingi, turi didelius matmenis (dažniausiai tinka tik statyti lauke), tačiau jie leidžia gaminti labai didelio grynumo azotą (apie 99,999% ir net aukštesnį) ir labai dideli kiekiai.

Azoto gavimas adsorbuojant deguonį

Azoto išleidimo iš oro adsorbcijos metodas pagrįstas pagrindinių oro komponentų – azoto ir deguonies – molekulių dydžio skirtumais. Adsorbcijos gamyklą, skirtą azotui gaminti, sudaro adsorbentų talpyklos (dažniausiai suporuotos, kartais būna didesnis lyginis skaičius), užpildytos adsorbentu – anglies molekuliniais sietais arba trumpiau CMS, iš anglų kalbos „Carbon Molecular Sieve“. Šie molekuliniai sietai dažniausiai atrodo kaip juodos spalvos grūdeliai arba pailgi cilindrai, kurių skersmuo 1...3 milimetrai:

CMS, naudojamas adsorbcijos įrenginiuose azoto gamybai, turi didelį porų tūrį, o šių porų įvesties dydis yra 3 angstremai (= 0, 3 nm). Deguonies molekulės, kurių kinetinis skersmuo yra maždaug 2,9 Å, prasiskverbia į poras ir jose sulaikomos; azoto molekulės, kurių kinetinis skersmuo yra 3,1 Å, netrukdomos praeina per adsorbento sluoksnį. Žinoma, praktiškai kai kurios deguonies molekulės praeina per adsorbentą jame nelikdamos; priešingai, kai kurios azoto molekulės patenka į poras, didesnes nei apskaičiuotas 3,0 Å dydis, ir jose pasilieka. Tačiau adsorberio išėjime gaunamas dujų mišinys, daugiau ar mažiau praturtintas azotu (atkreipkite dėmesį, kad pakeliui CMS iš dalies ištraukiamas iš suspausto oro ir jame esančios garų drėgmės – ir nors siekiant užtikrinti ilgesnį molekulinių sietų tarnavimo laikas, patartina jį tiekti į adsorbcijos generatoriaus azoto įvadą jau džiovintas suslėgtas oras, susidaręs azotas taip pat bus toliau džiovinamas).

Kadangi adsorbentas, anglies molekuliniai sietai, turi ribotą porų talpą ir atitinkamai ribotą sulaikymo pajėgumą, gana greitai (praktiniuose adsorbcinių azoto generatorių įgyvendinimuose po 40...200 sekundžių) atsiranda būtinybė jį regeneruoti, t. atkurti jo laikymo pajėgumus. Norėdami tai padaryti, slėgis adsorberyje smarkiai išleidžiamas į atmosferą, dėl kurio iš CMS porų išsiskiria anksčiau sulaikytos deguonies molekulės. Pilnam CMS atstatymui, atleidus slėgį, dalis šiuo metu kitame adsorberyje pagaminto azoto tiekiama į adsorberį, kuris prapučiamas per adsorberį regeneruoti slėgiu, šiek tiek aukštesniu nei atmosferos, „plovimas“. iš jo porų deguonies molekulės, vis dar likusios jame po slėgio išleidimo. Susidaręs dujų mišinys, kuris yra oras su šiek tiek padidintu deguonies kiekiu, išleidžiamas į atmosferą. Pasibaigus regeneracijai, azotas kurį laiką toliau teka į adsorberį, tačiau esant uždarytam apsauginiam vožtuvui, dėl to slėgis adsorberyje pakyla iki sistemoje esančio lygio. (Pagal galimybę, pvz., parodytą aukščiau esančioje diagramoje, įrenginio konstrukcijoje gali būti numatytas regeneravimas ir vėlesnis slėgio išlyginimas ne tiekiant azotą tiesiai iš vieno adsorberio į kitą, o iš tarpinio azoto rezervuaro, kuriam reikalingas papildomas vožtuvai įvesti į azoto generatoriaus konstrukciją).

Adsorbuotojai adsorbcinėje instaliacijoje periodiškai (pagal apskaičiuotą regeneracijos dažnį) keičia vaidmenis: veikiantis adsorberis pereina į regeneravimo režimą, o regeneruotas tampa darbiniu. Adsorbcijos metodas azotui gaminti dar vadinamas trumpo ciklo nekaitinimo adsorbcijos (SCBA) metodu: trumpaciklis – dėl dažno adsorbatorių vaidmenų kaitos, nekaitinimas – kadangi CMS regeneracija vykdoma be bet koks per juos prapūsto azoto įkaitimas.

Azoto gamyklos, veikiančios CCBA principu, diagrama

Adsorbcinio azoto generatoriai yra palyginti nebrangūs tiek kapitalo investicijų, tiek priežiūros požiūriu, yra kompaktiški, paprastos konstrukcijos ir priežiūros. Adsorbciniai augalai gali gaminti azotą nedideliais ir vidutiniais kiekiais ir, kaip ir kriogeninės linijos, prireikus leidžia gauti labai gryną azotą – iki 99,999% ir daugiau. Tačiau priešingai nei kriogeniniuose įrenginiuose, kuriuose žemo grynumo azoto gamyba niekada neapsimoka, adsorbcinių azoto generatorių pagalba galima, jei nereikia aukščiausio grynumo, gauti sumažinto grynumo azotą – 99,99%. ..99,9% ..99% ir tt iki „nešvaraus“ azoto, kurio grynumas yra 95% – šiuo atveju adsorbcinio tipo azoto įrenginys, pritaikytas gaminti mažesnio grynumo azotą, turės didesnį našumą nei tas pats įrenginys, bet pritaikytas gaminti labiau išgrynintas dujas; Atitinkamai kinta suspausto oro instaliacijos suspausto oro suvartojimo vertės. Didelis produktyvumo diapazonas ir galimas susidarančio azoto grynumas lemia ir adsorbcinio azoto generatorių pritaikymo įvairovę – laboratoriniai modeliai randami mokslo įstaigose ir įmonių laboratorijose, o dideli agregatai tiekia azotą stambiai maisto, elektronikos gaminių gamybai, naftos gavybos, naftos gavybos ir kitose pramonės šakose.

Azoto gamyba naudojant membraninio oro atskyrimo metodą

Membranos sienelės lengvai praleidžia O 2 molekules, bet ne N 2

Visi pagrindiniai azoto gamybos būdai, kurie iš tikrųjų gali būti naudojami praktiniais tikslais, yra pagrįsti atmosferos oro skaidymu. Aukščiau trumpai apibūdinome azoto gamybos adsorbcijos įrenginių veikimo principą. Be jų, yra membraninių įrenginių, kurių pagrindas yra vadinamasis. membraniniai oro atskyrimo moduliai, tai dažniausiai cilindro formos konteineriai, kurių viduje lygiagrečiai dedama daug „makaronų“ pluoštų, pagamintų iš specialių polimerinių medžiagų – poliimido, polisulfono, polifenilo oksido. Suslėgtas oras tiekiamas į membraninio modulio įvadą, iš kurio jis tolygiai paskirstomas tarp visų atskirų pluoštų, patenkančių į jų vidinę pusę. Pluoštų sienelės yra membranos su asimetriškai išsidėsčiusiomis poromis, per kurias vandens H 2 O, vandenilio H 2 ir helio He molekulės pirmiausia, tai yra greičiau ir lengviau, difunduoja į išorinę pluošto pusę. Per sieneles vidutiniu greičiu prasiskverbia deguonies molekulės, taip pat anglies dioksidas CO 2. Priešingai, azoto molekulės, taip pat argonas ir anglies monoksidas CO daugiausia lieka vidinėje membranų pusėje iš medžiagų, kurios paprastai yra ore. Kaip ir adsorbcinių azoto augalų atveju, gaminant azotą membraniniu metodu, jis taip pat džiovinamas.

Membranos yra itin jautrios užterštumui, ypač kompresorinei alyvai. Daugumos (bet ne visų) gamintojų membraniniams moduliams taip pat reikalingas specialus suslėgto oro, patenkančio į jų įleidimo angą, šildymas. Tačiau azoto gamybos membraniniai įrenginiai paprastai vis dar yra šiek tiek paprastesni nei tie, kurie veikia slėgio ciklo adsorbcijos principu: pavyzdžiui, CCBA gamyklai reikia mažiausiai 2 įleidimo vožtuvų (dažniausiai su elektromagnetine pavara). paleisti suslėgto oro orą į vieną ar kitą adsorberį, 2 panašius vožtuvus, skirtus slėgiui iš tų pačių adsorberių sumažinti, ir, kai tai numatyta konstrukcijoje, 2 ar daugiau vožtuvų, skirtų azotui iš tarpinio rezervuaro nukreipti atgal į adsorberius jų regeneracijai išvalyti. ir vėlesnis slėgio išlyginimas. Membraninis azoto generatorius neturi visų šių vožtuvų.

Įvedimas į membranos pluoštus azoto išsiskyrimui

Deja, pats membraninių įrenginių, skirtų azotui gaminti, projektavimo principas ir šiandien egzistuojančios pačios membraninių medžiagų savybės neleidžia gaminti didelio grynumo azoto. Praktiškai esami pramoniniu būdu gaminami membraniniai azoto generatoriai yra apriboti iki maždaug 99,5 % lubų.