Меню Рубрики

Установка psa установка короткоцикловой адсорбции

Адсорбционная КЦА (PSA)

ПРИНЦИП РАБОТЫ АДСОРБЦИОННОЙ КЦА УСТАНОВКИ

Адсорбция – это процесс поглощения = концентрирование молекул газов или паров на поверхности и в объеме пор твердого тела.

Адсорбенты – промышленные адсорбенты – твердые тела, способные поглотить большое количество газов за счет развитой внутренней поверхности пор.

В этом разделе рассматривается физическая адсорбция – отсутствует химическое взаимодействие с адсорбентом и в большинстве случаев процесс обратим – т.е возможно десорбция – выделение поглощенного газа.

Аппараты, в которых осуществляются адсорбционные процессы называются адсорберами или адсорбционными колоннами.

Сочетание адсорбции с десорбцией позволяет многократно применять адсорбент и использовать его в промышленности для извлечения ценных компонентов из газовых смесей.

Регенерация адсорбентов может происходить как нагревом, так и без нагрева.

Среди нескольких типов адсорбционных установок по производству азота или кислорода из воздуха наибольшее распространение в мире получили установки короткоцикловой безнагревнойадсорбции (КЦА или PSA-установки).

Установки КЦА характеризуются малыми (секунды-минуты) временами для стадий адсорбции-десорбции и процесс десорбции происходит без подвода тепла от внешних источников.

Эффективность процесса разделения на установках КЦА , кроме малых времен, разных давлений адсорбции и десорбции, обеспечивает противоточная продувка слоя адсорбента некоторой частью продуктового газа, который направляют на регенерацию.

В КЦА установках для получения кислорода и азота из воздуха используют адсорбенты в виде гранул размером 0,5 ÷ 5мм. с множеством пор очень малого диаметра, а именно:

– синтетические цеолиты – для обогащения кислорода до 95.5% из воздуха;

– синтетические углеродные молекулярные сита – для обогащения по азоту из воздуха ( остаточное содержание кислорода 5-0.001%) ;

– активная окись алюминия ( или силикагель ) – для осушки воздуха.

(размер молекул кислорода и азота соответственно равны 0.34 и 0.39нм.)

В КЦА установках стадия адсорбции, при которой происходит разделение воздуха, проходит при более высоком давлении (6-10ати.), чем стадия регенерации (десорбция) адсорбента (0.5-1атм.).

Температура же процесса на обеих стадиях равна температуре окружающей среды (5-40С).

Классическая функциональная схема технологического процесса газоразделения на КЦА представлена на рис.1.

В адсорбционных азотных установках и кислородных установках установках КЦА предусмотрено две адсорбционные колонны, заполненные соответствующим сорбентом, для обеспечения бесперебойной работы генератора.

Рис.1 Функциональная схема технологического процесса КЦА

Весь газоразделительный адсорбционный комплекс (ГК) включает следующее оборудование:

Источник сжатого воздуха – воздушный винтовой компрессор.

Блок подготовки воздуха (БПВ):
– осушитель рефрижераторного типа;
– система фильтрации;
– воздушный ресивер.

Адсорбционный КЦА генератор
– Азотный или кислородный генератор.

Ресивера:
– буфер (азотный или кислородный);
– продуктовый (азотный или кислородный).

Дополнительное оборудование (опционально):
– дожимной (бустер) компрессор)
– рампа для наполнения баллонов

Сжатый компрессором атмосферный воздух поступает в блок подготовки воздуха БПВ, в котором происходит его охлаждение, очистка пыли и удаление сконденсированной влаги и паров масла и осушка.

Из БПВ сжатый воздух поступает на вход одного адсорбера . При прохождении воздуха через слои адсорбента одни газы селективно с легкостью им поглощается, а другие проскакивают в верхние слои колонны и поступают в ресивер.

В то время как одна колонна работает, другая колонна находится в режиме регенерации, для чего используется часть произведенного продуктового газа.

На стадии регенерации поглощённый компонент выделяется из адсорбента и отводится через глушитель в атмосферу – процесс повторяется многократно.

• Цикл процесса состоит не менее чем из двух стадий с временем цикла от 5..30 сек. до 3..5 минут.

• колебания давления в обоих адсорберах течение циклов происходят с амплитудой с 3 – 10 атм.

Сорбенты используемые в КЦА установках для разделения воздуха полностью регенеративны и при строгом соблюдении требований предъявляемых к качеству, подаваемого сжатого воздуха в КЦА генератор, и своевременном проведении ТО срок службы молекулярного сита в генераторах азота составит от 5 до 10 лет.

Установки КЦА полностью автоматизированы – для управления КЦА генератором и контроля используется контроллер с ЖК дисплеем, что позволяет получать чистые газы на месте их непосредственного потребления.

источник

Установка короткоцикловой адсорбции (КЦА)

Установка короткоцикловой адсорбции (КЦА) используется для разделения газовых смесей

Установка короткоцикловой адсорбции (КЦА) используется для разделения газовых смесей с получением водорода, азота, кислорода, метана, этилена и других компонентов высокой концентрацией (от 95% до 99,9999%).

Данная технология позволяет разделять практически любой газ.

Часто для разделения используют различия в скорости адсорбции разных газов, например, при извлечении азота из воздуха с помощью углеродных молекулярных сит.

Читайте также:  Установка гура от ниссана на уаз

Технология КЦА основана на поглощении газа адсорбентом с использованием функции давления.

Технологический процесс адсорбции строится так, что смесь газов подается в адсорбер при повышенном давлении и температуре внешней среды.

При этом легкоадсорбируемые компоненты смеси поглощаются адсорбентом, в то время как слабоадсорбируемые или неадсорбируемые проходят через аппарат, благодаря чему происходит разделение газовой смеси.

Адсорбент поглощает газ до состояния равновесия между адсорбцией и десорбцией, после чего адсорбент необходимо регенерировать, т. е. удалить с поверхности адсорбента поглощённые компоненты.

Это можно сделать либо путем повышения температуры, либо путём сброса давления.

Обычно в короткоцикловой адсорбции используют регенерацию посредством сброса давления.

Можно использовать безнагревную КЦА, как, например, у компании Грасис.

На сегодняшний день получили распространение 3 метода организации циклического безнагревного процесса адсорбционного разделения воздуха:

напорные — Pressure Swing Adsorbrion (PSA),

вакуумные — Vacuum Swing Adsorbtion (VSA),

смешанные — Vacuum Pressure Swing Adsorbtion (VPSA).

Главная отличительная особенность безнагревной КЦА (PSA) в том, что циклы адсорбции и десорбции проводятся при одной и той же температуре, но парциальное давление адсорбирующихся компонентов при адсорбции больше, чем при десорбции.

Главное преимущество процессов PSA перед традиционным методом проведения адсорбционных процессов в циклах адсорбции-десорбции при различных температурах — в устранении стадий нагрева и охлаждения адсорбера, требующих больших затрат времени и энергии.

Следующей отличительной чертой короткоцикловой адсорбции является небольшая длительность циклов адсорбции и регенерации, обычно в пределах нескольких минут, в результате чего указанный процесс получил наименование «короткоцикловая адсорбция».

Свое широкое применение, особенно за рубежом, КЦА получила из-за следующих преимуществ:

  • высокая селективность по адсорбируемым компонентам в зависимости от выбора адсорбента;
  • быстрый пуск и остановка по сравнению с криогенными блоками;
  • большой диапазон работы от 5 до 100% производительности без изменения энергетических затрат;
  • большая гибкость установок, т.е. возможность быстрого изменения режима работы, производительности и чистоты в зависимости от потребности;
  • автоматическое регулирование режима;
  • возможность дистанционного управления;
  • низкие энергетические затраты по сравнению с криогенными блоками;
  • простое аппаратурное оформление;
  • низкие, затраты на обслуживание из-за простоты установок;
  • применение первого защитного слоя адсорбента предотвращает чувствительность к агрессивным компонентам по сравнению с мембранами и гарантирует длительные сроки эксплуатации адсорбента без его замены;
  • низкая стоимость установок по сравнению с криогенными технологиями.

Из-за вышеперечисленных преимуществ КЦА широко применяется для следующих целей:

  • получение водорода из природного и коксового газа, других водородсодержащих газов;
  • получение метана из природного газа;
  • получение окиси и двуокиси углерода;
  • выделение этилена;
  • получение азота и технического кислорода из воздуха;
  • и др. газовых смесей.

источник

Технологии

Воздухоразделительное оборудование

В настоящее время кислород, азот широко используются в ходе производственных процессов в самых разных отраслях промышленности. Как правило, потребители приобретают нужный им газ в газообразном или жидком виде у сторонних поставщиков, однако такая схема организации снабжения имеет ряд существенных недостатков (зависимость от производителя, завышенные цены, возможное низкое качество газа). Самое верное решение этой проблемы – приобрести специализированное воздухоразделительное оборудование и наладить самостоятельное производство газа из сжатого воздуха.

Предлагаемое нашей компанией воздухоразделительное оборудование работает на основе технологии кба (короткоцикловая безнагревная адсорбция), то есть схема работы подобного оборудования базируется на свойствах адсорбирующих материалов поглощать молекулы азота и примесных газов, выделяя кислород или азот. В промышленном производстве генераторы кба используются на протяжении многих лет и успели доказать свою эффективность, надежность и высокое качество выпускаемого продукта.

Прежде чем более подробно рассматривать генераторы кба, мы бы хотели сразу ответить на вопрос о том, что такое короткоцикловая адсорбция и какими преимуществами обладает кба по сравнению с другими методами получения газов.

Технология короткоцикловой безнагревной адсорбции

Сразу заметим, что кба отлично подходит для разделения практически любого газа. В данном случае под адсорбцией понимается связывание молекул газа поверхностью твердых тел, которое, в свою очередь, зависит от типа молекул и свойств адсорбирующей поверхности. В большинстве случаев генераторы кба используют адсорбенты в виде гранул, шариков или специальных прессованных элементов. Наиболее известные адсорбенты, используемые в ходе процесса кба, — это активированный уголь, активированный глинозем, углеродные молекулярные сита или силикагель.

Кроме того, короткоцикловая адсорбция использует и функцию давления. По сути дела, весь процесс кба строится на том, что в генераторы кба подается смесь газов при повышенном давлении, отдельные элементы которой поглощаются адсорбентами, а неадсорбируемые газы проходят через аппарат в специальные накопители, то есть происходит процесс газоразделения. При этом следует учитывать, что короткоцикловая безнагревная адсорбция нуждается в постоянном равновесии между процессами адсорбции и десорбции. Для этой цели адсорбент, используемый генераторами кба, необходимо регенерировать – очищать с его поверхности поглощенные компоненты. Для достижения этой цели, в процессе кба применяются либо повышенные температуры, либо сбрасывание давления. Последняя методика стала стандартом де-факто и используется наиболее часто.

Читайте также:  Установка пружин технорессор приора

Огромную популярность методика кба получила за счет своих несомненных преимуществ перед другими способами разделения газов. О них и пойдет речь в следующем разделе.

Преимущества, которыми обладает короткоцикловая адсорбция:

  • генераторы кба отличаются быстрым стартом и остановкой, чего не скажешь об обычных криогенных блоках;
  • без особых энергетических затрат воздухоразделительное оборудование, использующее принцип кба, может менять производительность от 5 до 100 процентов;
  • низкие затраты на установку и обслуживание оборудования;
  • крайне простое аппаратное управление;
  • возможность дистанционного управления;
  • длительное использование адсорбента без необходимости его замены;
  • воздухоразделительное оборудование стоит существенно дешевле аналогичных установок для разделения газа.

Преимущества генераторов КЦА

Легкость получения продукта наивысшей чистоты Стабильные показатели на выходе Срок службы более 10 лет Оптимальное соотношение цена/качество Возможность расширения Простое управление Низкая стоимость обслуживания Идеально для применения на высокотехнологичном производстве Работа при экстремально низких и высоких температурах Подтверждение пригодности для работы с пищевыми продуктами

Принципы работы газоразделительных установок

Таблица целевых продуктов

Целевой продукт Состав смеси Конечный состав смеси
Азот, N2 Воздух: 79 % 90-99,8 %
Кислород, О2 Воздух: 21 % 25-45 %
Сухой воздух влажность 100 % точка росы -60 0 С
Метан CH4 (из природного газа) 50-70 % до 99 %
Водород, H2 50-90 % до 99,9 %
СО2 (удаление из природного газа) 20-65 % 1-5 % масс.
СО2 (концентрирование) 40-80 % До 98 %

За счет своих преимуществ генераторы кба широко используются в процессе промышленного производства, однако следует заметить, что воздухоразделительное оборудование от разных производителей может использовать разные принципы адсорбции. На сегодняшний день наибольшее распространение получили следующие разновидности кба:

  • напорные — Pressure Swing Adsorbrion (PSA);
  • вакуумные — Vacuum Swing Adsorbtion (VSA);
  • смешанные — Vacuum Pressure Swing Adsorbtion (VPSA).

Напорные генераторы кба извлекают азот (или кислород) при давлении выше атмосферного. При этом стадия регенерации протекает при обычном атмосферном давлении. В вакуумном оборудовании используется кба при нормальном атмосферном давлении, а процесс регенерации – при отрицательном. Смешанные генераторы кба сочетают изменение положительного и отрицательного давления для достижения наиболее эффективных результатов.

Несмотря на некоторые принципиальные различия, процесс кба протекает одинаково на всех типах оборудования. Воздух проходит через один из 2-х работающих адсорберов и обогащается азотом или кислородом в зависимости от типа используемого адсорбента. Затем обогащенная смесь попадает во второй адсорбер, где она продувается частью произведенного воздуха и одновременно проходит процедуру очистки от нежелательных включений, после чего нужный выделенный газ попадает в накопительные емкости и может применяться в производственных целях.

Дополнительную информацию о газоразделительном оборудовании вы можете получить, позвонив в нашу компанию и опытные специалисты помогут подобрать наиболее эффективные генераторы кба и проконсультируют по всем возникшим у вас вопросам.

Генераторы азота КЦА – многосоставные устройства, состоящие из алюминиевых колонн высокой прочности. Каждая из колонн содержит сдвоенные камеры УМС (расшифровка: углеродных молекулярных сит). УМС является тем материалом, благодаря которому удаляется кислород из сжатого воздуха и остаточные газы. Происходит это за счет молекулярной абсорбции – есть возможность применять азот в качестве одной из производной газа.

источник

Получение азота путем короткоцикловой безнагревной адсорбции (PSA)

Share via
Share via

Возможность получения своего собственного азота позволяет полностью управлять подачей N2. Это может быть полезно для многих компаний, которые ежедневно нуждаются в азоте. Что это значит для вашей компании? Если азот получают внутри компании, то вам не нужно полагаться на третью сторону в части поставки, устраняя потребность в обработке, заправке и доставке. Одним из способов получения азота является короткоцикловая безнагревная адсорбция.

Как работает короткоцикловая безнагревная адсорбция?

При производстве собственного азота важно знать и понимать тот уровень чистоты, которого вы хотите достичь. Для некоторых систем требуются уровни низкой чистоты (от 90 до 99%), в частности, для накачки шин и систем противопожарной защиты, в то время как другие системы, такие как установки в пищевой промышленности или для литья пластмассы, требуют высоких уровней чистоты (от 97 до 99,999%). В этих случаях технология PSA является самым идеальным и простым способом. По сути генератор азота работает путем отделения молекул азота от молекул кислорода в сжатом воздухе. В случае короткоцикловой безнагревной адсорбции это происходит путем улавливания кислорода из потока сжатого воздуха с использованием адсорбции. Адсорбция происходит в тот момент, когда молекулы связывают себя с адсорбентом, в этом случае молекулы кислорода оседают на углеродном молекулярном сите (CMS). Это происходит в двух отдельных сосудах высокого давления, заполненных CMS, которые переключаются между процессами разделения и регенерации. В настоящее время назовем их колонной A и колонной B. В начале чистый и сухой сжатый воздух поступает в колонну А, и поскольку молекулы кислорода меньше молекул азота, они попадают в поры углеродного сита. С другой стороны, азотные молекулы не могут попасть в поры, поэтому они будут проходить через углеродное молекулярное сито. В результате вы получаете азот желаемой чистоты. Эта фаза называется фазой адсорбции или разделения. Однако процесс на этом не останавливается. Большая часть азота, производимого в колонне А, выходит из системы (готовая для непосредственного использования или хранения), в то время как небольшая часть полученного азота подается в колонну В в противоположном направлении (сверху вниз). Этот поток необходим для выталкивания кислорода, который был захвачен на предыдущем этапе адсорбции в колонне B. При сбросе давления в колонне B углеродные молекулярные сита теряют способность удерживать молекулы кислорода. Они будут отсоединяться от сит и выводиться с выхлопными газами вместе с небольшим потоком азота, поступающим из колонны А. Таким образом система создает пространство для попадания новых молекул кислорода на сита на следующем этапе адсорбции. Этот процесс называется «очисткой» для регенерации насыщенной кислородом колонны.

Читайте также:  Установка противотуманных фар сузуки гранд витара

Сначала резервуар А находится в фазе адсорбции, а в резервуаре В выполняется регенерация. На втором этапе давление в обоих резервуарах выравнивается, чтобы подготовиться к переключению. После переключения в резервуаре А начинается регенерация, а в резервуаре В генерируется азот.

На этом этапе давление в обеих колоннах будет выравниваться, и они изменят фазы от адсорбирования до регенерации и наоборот. CMS в колонне A будет насыщен, а колонна B, благодаря сбросу давления, сможет перезапустить процесс адсорбции. Данный процесс также называют «изменением давления», это означает, что он позволяет захватывать определенные газы при более высоком давлении и выпускать при более низком давлении. Система PSA с двумя колоннами позволяет обеспечить непрерывное производство азота с желаемым уровнем чистоты.

Чистота азота и требования к всасываемому воздуху

Важно понимать тот уровень чистоты, который необходим для каждой системы, чтобы целенаправленно генерировать свой собственный азот. Тем не менее, существуют некоторые общие требования к всасываемому воздуху. Перед входом в генератор азота сжатый воздух должен быть чистым и сухим, поскольку это положительно влияет на качество азота, а также предотвращает повреждение CMS от влаги. Кроме того, необходимо контролировать температуру и давление на входе в диапазоне от 10 до 25 градусов C, сохраняя при этом давление от 4 до 13 бар. Для надлежащей обработки воздуха между компрессором и генератором должен быть установлен осушитель. Если всасываемый воздух поступает из маслосмазываемого компрессора, необходимо также установить масляный коалесцирующий и угольный фильтр, чтобы исключить любые примеси до того, как сжатый воздух попадет в генератор азота. В большинстве генераторов установлены отказоустойчивые датчики температуры, давления и точки росы под давлением, которые предотвращают попадание загрязненного воздуха в систему PSA и повреждение ее компонентов.

Типичная установка: воздушный компрессор, осушитель, фильтры, воздушный ресивер, генератор азота, приемник азота. Азот может поступать потребителю непосредственно из генератора или через дополнительный буферный резервуар (не показан).

Другим важным аспектом генерации азота PSA является воздушный коэффициент. Это один из самых важных параметров в системе генератора азота, поскольку он определяет сжатый воздух, необходимый для получения определенного расхода азота. Таким образом, воздушный коэффициент указывает на эффективность генератора, т. е. более низкий воздушный коэффициент соответствует повышенной эффективности и, конечно, сниженным общим эксплуатационным расходам.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector