Мембранные генераторы азота

ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ АЗОТА «ENGER»

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Мембраны для разделения газов представляют собой очень тонкие полые волокна, через которые подаются различные смеси газов. Когда газы проходят через волокна, процесс, называемый селективным проникновением (диффузия-сорбция), позволяет разделять эти газы.

При ближайшем рассмотрении газоразделительная мембрана, стенка каждого из этих микротонких полых волокон, представляет собой асимметричный фильтр, изготовленный из различных типов полимеров. Когда различные газы проходят через волокно, они вступают в контакт с мембраной и проникают сквозь нее.

Скорость проникновения каждого газа определяется его растворимостью в материале мембраны и скоростью его диффузии. Газы с более высокой растворимостью и меньшими молекулами (быстрые газы) могут проходить через мембрану быстрее, чем другие менее растворимые газы с более крупными молекулами (медленные газы).

Газы, которые проникают быстрее и больше, собираются снаружи полого волокна в виде пермеатов, в то время как газы, которые не проникают так хорошо и остаются внутри волокна, пока не достигнут другого конца, отделяются в виде ретентатов. В зависимости от свойств желаемого газа можно использовать либо пермеат, либо ретентат, либо оба.

ПРОИЗВОДСТВО АЗОТА

Мембранный генератор азота предназначен для выделения азота из атмосферного воздуха. Это достигается путем пропускания сжатого воздуха через набор полимерных волокон. Когда сжатый воздух проходит через мембрану, молекулы азота отделяются от других молекул. Крошечные микроскопические отверстия в мембранных волокнах позволяют кислороду проходить и возвращаться в атмосферу в виде отработанного газа. Молекулы азота слишком велики, чтобы проходить через микроскопические отверстия, следовательно, молекулы N2 захватываются на противоположном конце.

Азот имеет более низкую скорость проникновения, чем кислород, CO2 и водяной пар. Таким образом, эти газы проходят через мембрану и выбрасываются в атмосферу в безопасном месте (особое внимание следует уделять отводимому газу, поскольку он содержит газ, обогащенный кислородом). Из мембраны выходит только азот. См. рисунок ниже.

• Воздушный винтовой компрессор

• Осушитель сжатого воздуха

• Входные фильтры

• Нагреватель воздуха (дополнительно, если температура газа на входе ниже 45 ℃)

• Мембранный генератор азота

• Резервуар для хранения азота

Обычно воздух, подаваемый от компрессора, проходит через осушитель, где из воздуха удаляется влага.

Затем сухой воздух проходит через серию фильтров. Фильтры используются для удаления загрязнений, присутствующих в воздухе. Обычно в системе генерации азота используются три типа фильтров. Первый фильтр используется для удаления частиц размером до 1 микрона. Второй фильтр используется для фильтрации частиц размером до 0,01 мкм. Третий фильтр, фильтр с активированным углем, используется для удаления углеводородов до 0,004 частей на миллион.

Как правило, производительность мембраны напрямую связана с рабочей температурой воздуха. Если рабочая температура воздуха ниже 45°C, то производительность мембраны резко снизится. Следовательно, в систему производства азота вводится нагреватель для поддержания температуры воздуха около 55~60°C. Если температура подаваемого воздуха близка к 55℃, то нагреватель не требуется.

Затем воздух поступает в мембранный пучок. Каждый мембранный модуль содержит миллионы полых волокон. Высокая плотность пучка волокон обеспечивает большую площадь поверхности мембраны, через которую компоненты воздуха проникают с разной скоростью. Азот имеет более низкую скорость проникновения, чем кислород, CO2 и водяной пар. Следовательно, эти газы проходят через мембрану и выбрасываются в атмосферу. Из мембраны выходит только азот, который хранится в сосуде для хранения азота (приемнике азота). Затем азот направляется конечным потребителям (например, компрессорам, насосам, резервуарам и т. д.) через сети распределения азота.

СХЕМА АЗОТНОЙ ЛИНИИ

МОДЕЛЬНЫЙ РЯД