Азотная станция B-POWER 150

Область применения

Технология короткоцикловой адсорбции (PSA) сегодня занимает незаменимое место в газоснабжении на местах по всему миру.

Адсорбция при переменном давлении (PSA) – это почти изотермический физический процесс, использующий различную адсорбционную способность различных компонентов газовой среды на адсорбенте. Адсорбент селективно адсорбирует при повышении давления, десорбирует и регенерирует при понижении. Производство азота методом PSA обычно осуществляется двумя адсорбционными башнями, каждая из которых заполнена адсорбентом на основе углеродного молекулярного сита. В то время как одна башня поглощает кислород и производит азот, другая дезоксигенирует и регенерирует, таким образом, чередуя и непрерывно производя азот.

В условиях адсорбционного равновесия для любого адсорбента, адсорбирующего один и тот же газ, чем выше давление газа, тем больше адсорбционная ёмкость адсорбента. И наоборот, чем ниже давление, тем меньше адсорбционная ёмкость.

При повышении давления воздуха углеродные молекулярные сита адсорбируют большое количество кислорода, углекислого газа и влаги. При снижении давления до нормального атмосферного количество кислорода, углекислого газа и влаги, адсорбируемое углеродными молекулярными ситами, становится очень незначительным.

Система адсорбции при переменном давлении (PSA) состоит из двух адсорбционных башен, каждая из которых содержит углеродное молекулярное сито, и системы управления. При прохождении сжатого воздуха через башню снизу вверх кислород, углекислый газ и влага адсорбируются углеродным молекулярным ситом, в то время как азот проходит через башню и выводится из верхней части башни. Когда молекулярное сито насыщается в первой башне, система переключается на вторую башню для продолжения процесса адсорбции с одновременной регенерацией молекулярного сита. Регенерация включает в себя выпуск газа из адсорбционной башни в атмосферу, быстрое снижение давления до атмосферного и высвобождение адсорбированных кислорода, углекислого газа и влаги из молекулярного сита.

Воздушный компрессор

Воздушный компрессор является источником сжатого воздуха, который затем очищается. Сжатый воздух сначала проходит через фильтр предварительной очистки трубопровода для удаления большей части масла, воды и пыли, затем через рефрижераторный осушитель для дальнейшего удаления воды, фильтр тонкой очистки для удаления пыли и, наконец, через сверхтонкий фильтр для глубокой очистки. Температура сжатого воздуха составляет -20 °C. Этот компонент обеспечивает срок службы углеродного молекулярного сита. Очищенный таким компонентом воздух может использоваться в качестве приборного воздуха.

Воздушный буферный резервуар

Функция резервуара для хранения воздуха заключается в снижении пульсаций воздушного потока и выполнении функции буфера, тем самым снижая колебания давления в системе и обеспечивая бесперебойную подачу сжатого воздуха через систему очистки сжатого воздуха для эффективного удаления примесей масла и воды, что снижает нагрузку на последующий блок разделения кислорода и азота методом КЦА. Одновременно, при переключении адсорбционной колонны, он также обеспечивает большой объем сжатого воздуха, необходимый для быстрого нагнетания давления в блоке разделения кислорода и азота методом короткоцикловой адсорбции, что позволяет быстро поднять давление внутри адсорбционной колонны до рабочего значения, обеспечивая надежную и стабильную работу оборудования.

Сжатый воздух из резервуара для хранения воздуха подается в адсорбционные башни под определенным давлением и с определенными интервалами времени через дроссельный и пневматический клапаны. Более мелкие молекулы кислорода преимущественно адсорбируются углеродным молекулярным ситом, в то время как более крупные молекулы азота выходят из верхней части адсорбционной башни, проходя через трубопровод, пневматический клапан и дроссельный клапан в азотный буферный резервуар для последующего вывода. Пока одна адсорбционная башня находится в процессе адсорбции на входе и производства азота, другая башня находится в процессе десорбции и регенерации отработанного воздуха.

Десорбция и регенерация отработанного воздуха достигаются путем открытия пневматического клапана для быстрого выпуска богатого кислородом газа, адсорбированного углеродным молекулярным ситом, в атмосферу через глушитель, тем самым регенерируя углеродное молекулярное сито. Таким образом, две адсорбционные башни непрерывно чередуют адсорбцию и десорбцию, выдавая азот. Между адсорбцией и регенерацией происходит кратковременное выравнивание давления, достигаемое открытием пневматического клапана, который выравнивает давление в обеих адсорбционных колоннах; это называется выравниванием давления. Дроссельный клапан регулирует расход азота для обратной промывки адсорбционной колонны.

Азот, полученный в адсорбционной колонне, сначала хранится в буферной емкости для азота. После фильтрации через пылевой фильтр давление азота регулируется до заданного значения с помощью регулирующего клапана, а затем до заданного расхода с помощью дроссельного клапана перед выходом. При этом чистота и расход азота контролируются азотным анализатором и расходомером.

Выбор адсорбента

Углеродные молекулярные сита – это новый тип неполярного адсорбента, способного адсорбировать молекулы кислорода из воздуха при переменном давлении. При комнатной температуре, образуя газ, богатый азотом.

Многоуровневый процесс выравнивания давления

Используется двухступенчатый процесс выравнивания давления. Это означает, что в нижней и верхней части адсорбционной колонны соответственно устанавливается пара клапанов выравнивания давления. По окончании адсорбции впускные и выпускные клапаны обеих колонн закрываются, а клапаны выравнивания давления открываются. Газ поступает из входного и выпускного отверстий адсорбционной колонны через клапаны выравнивания давления в десорбционную колонну. Выравнивание давления преследует двойную цель: во-первых, снизить воздействие газа на молекулярное сито; во-вторых, повысить эффективность использования сжатого воздуха.

Оборудование для производства азота компании B-Power использует многоступенчатый процесс выравнивания давления . Как показано на схеме, при переключении между двумя башнями, адсорбционная и десорбционная башни следуют процессу распределения сверху вверх, из середины вниз. Выравнивание давления осуществляется в форме перевернутой пирамиды, представляющей распределение градиента чистоты азота внутри адсорбционной башни. Это выравнивает поток высокочистого азотсодержащего газа из адсорбционной башни в десорбционную башню, восстанавливая распределение градиента чистоты в слое и увеличивая концентрацию азота в десорбционной башне. Одновременно это снижает предварительную адсорбцию кислорода углеродным адсорбентом в десорбционной башне, повышая степень использования адсорбента, т.е. увеличивая производительность азота углеродным адсорбентом.

В конце процесса выравнивания давления продукт азота вводится сверху адсорбционной башни для вторичного выравнивания давления, способствуя повторному повышению давления в адсорбционной башне. Это снижает воздействие газа на слой внутри колонны во время адсорбции, эффективно защищая адсорбент и обеспечивая плавность, стабильность и эффективность всего процесса. Этот многоступенчатый процесс выравнивания давления более научен и рационален, эффективно повышая скорость извлечения азота и производительность по газу, что напрямую приводит к экономии энергии.

Устройство для уплотнения молекулярных сит – автоматическое механическое уплотнение

Из-за воздушного потока внутри адсорбционной башни молекулярное сито может опуститься. Мат из кокосового волокна использует сжатый газ внутри адсорбционной башни для динамического сжатия углеродного молекулярного сита. То есть, если молекулярное сито опускается, мат из кокосового волокна компенсирует это сжатие, обеспечивая тем самым сохранение давления молекулярного сита внутри адсорбционной башни. Это предотвращает резкое смещение молекулярного сита вследствие опускания, обеспечивая стабильность производства азота и чистоту азота в азотном генераторе.

Автоматическое механическое зажимное устройство обеспечивает сбалансированное усилие в каждой точке зажима и исключает люфт, эффективно снижая различные риски. Оно оснащено встроенным магнитно-индукционным выключателем и автоматической сигнализацией. Срок его стабильной работы составляет более 10 лет. При импульсных изменениях давления внутри башни зажимной цилиндр не меняет своего положения в ответ на изменения давления.

Современный процесс

Процесс многоуровневого выравнивания давления использует богатый азотом газ в регенерационной башне для восстановления изначального градиентного распределения чистоты слоя, а вторичное выравнивание давления помогает адсорбционной башне снова поднять давление, уменьшая воздействие газа на слой и эффективно защищая безопасность адсорбента, что делает весь процесс более научным, эффективным и энергосберегающим.

Современная технология энергосберегающего управления

Понимая взаимосвязь между чистотой оборудования и скоростью потока, время адсорбции автоматически продлевается, а цикл циркуляции замедляется, что позволяет минимизировать расход газа и снизить потребление энергии для пользователей.

Современная технология управления клапанами

Интегрированное управление и привод программируемого клапана обеспечивают быстрое срабатывание и балансировку рабочей частоты каждого клапана, что делает его удобным для пользователей в обслуживании и ремонте.

Современная автоматизированная технология розлива

Разработанное компанией устройство для заполнения адсорбентом включает в себя множество технологий управления, включая замкнутый цикл автоматического всасывания, пылеудаления и заполнения методом «метели». По сравнению со стандартным для отрасли методом встряхивания и виброуплотнения, оно увеличивает плотность заполнения более чем на 7%, отличается высокой степенью автоматизации, обеспечивает безопасность заполнения адсорбентом, а также снижает вредное воздействие угольной пыли на рабочих и загрязнение рабочей среды.

Современная технология автоматического зажима

Автоматическое механическое зажимное устройство является одной из технологий активной защиты адсорбентов, разработанных компанией, и имеет большое значение для безопасной эксплуатации адсорбентов. Устройство не только обеспечивает сбалансированное усилие в каждой точке зажима и устраняет люфт, эффективно предотвращая различные риски, но и является самым надежным методом зажима из существующих в настоящее время.

Современная технология управления потоком газа

Сочетание активного компрессионного устройства и конструкции верхнего направляющего устройства позволяет минимизировать эффект прилипания к стенкам. По сравнению с
традиционной конструкцией газозаборника, распределение воздушного потока более
научно обосновано, а использование адсорбента более эффективно.

Конструктивные особенности

Чистоту продукта можно регулировать в зависимости от изменения скорости потока.

Работает при низком и нормальном давлении, обеспечивая безопасность и энергоэффективность.

Оборудование имеет простую конструкцию, удобно в обслуживании и имеет низкие эксплуатационные расходы.

PLC может быть установлен в системе.

Оборудование производит азот с чистотой 99,9% за один проход, причем чистота может регулироваться в зависимости от изменений расхода;

Оборудование потребляет всего 60–70% газа по сравнению с аналогичными изделиями, что обеспечивает самые низкие эксплуатационные расходы и самую высокую энергоэффективность.

Компания проводит тщательные испытания адсорбентов, чтобы максимально повысить эффективность их использования.

Самая комплексная и строгая технология защиты адсорбента, постоянно оптимизируемые системные процессы обеспечивают максимальную стабильность оборудования;

Практические функции включают дистанционное и местное переключение, управление пуском/остановкой по давлению, калибровку прибора и датчиков, а также адаптацию нагрузки.

Система рационально спроектирована, имеет компактную конструкцию и занимает минимальную площадь.

Оборудование запускается быстро, подача газа возможна уже через 30 минут после запуска.

Комплектация cтандартная

• Воздушный компрессор 110 кВт

• Преобразователь частоты с постоянными магнитами

• Рефрижераторный осушитель и трубопроводный фильтр 20m3/min

• Адсорбционная башня (Профессиональная настройка)

• CMS280（1850kg)

• Электромагнитный клапан Airtac 4V-210

• Резервуар для хранения технологического воздуха 2.0m3-0.84

• Резервуар для хранения технологического азота 0.6m3-0.84

• Анализатор кислорода P860-5N

• Система управления Siemens PLC

• Пневматический клапан DN80/DN40

• Азотный усилитель 0.5-2.5Mpa 15КВТ

• WWN-150/5-25- Двухступенчатый бустер

• Давление азота в баллоне 2,5 МПа 2 м3