Получение азота. Генератор азота, азотная установка адсорбционного типа

Способы получения азота.

     Существует 3 способа получить азот из атмосферного воздуха, где его содержание достигает 78%:

1. Фракционно-дистилляционный метод, для которого необходим жидкий воздух.
2. Химический метод, основанный на горении воздуха.
3. Адсорбционный метод, суть которого сводится к адсорбции.

     Получение газа с помощью фракционно-дистилляционного метода экономично. Суть его сводится к периодическому охлаждению и нагреванию газа для получения жидкого воздуха. Который впоследствии прогоняют сквозь фракции, медленно поднимающие температуру. Постепенно из смеси начинает испаряться азот, который улавливают и помещают в накопительные баллоны.

     Получение азота с помощью адсорбционного метода основано на принципе адсорбции (впитывания). Суть его сводится к поглощению из атмосферного воздуха «лишних» молекул кислорода специальным веществом. Очищенный от кислорода азот поступает в специальные накопительные баки. Этот метод экономичен и не требует серьезных затрат на обслуживание установок, поскольку им не требуются расходные материалы. Специальное оборудования для отделения азота этим методом называется генератор азота адсорбционный.

Азотная установка адсорбционного типа.

     Такие устройства используют в качестве сырья для получения азота атмосферный воздух. В основе работы азотных генераторов адсорбция, которая не использует нагрев и работает короткими циклами. Цикличность работы (обычно по 1 минуте) обусловлена необходимостью переключения между 1 адсорбционными баками (адсорберами) для того, чтобы пока воздух разделяется на компоненты в первом баке, второй очищался от загрязнений. Цикличность работы позволяет получать азот без перерыва, поэтому азотные генераторные установки удобны для использования на производстве, где требуется регулярная подача чистого азота.

     Также их преимуществом является высокая степень очистки газа, вплоть до 99%. Азот используется в различных областях, каждая из которых предъявляет собственные требования к качеству газа:

• металлургия;
• фармакология;
• пищевая промышленность;
• сельское хозяйство;
• тушение пожаров и проч.

     Особенность установок в том, что они могут производить газ разной степени чистоты. Настройки позволяют самостоятельно выставлять критерии очистки и осушения.

Принцип работы генератора азота.

Вся система состоит из подготовки и самой адсорбции:

1. Атмосферный воздух сжимается в компрессоре и подается в накопительный бак-ресивер.
2. Далее из накопительного бака сжатая газообразная среда попадает в систему фильтров, которые удаляют из нее примеси масла, твердых частиц, запаха и влагу. Там же происходит частичный слив влаги, конденсировавшейся после остывания в накопительном баке.
3. После фильтрации подготовленный газ направляется в непосредственно адсорбционный блок – в адсорберы. Он попадает в один из адсорбционных баков, где под давлением проходит сквозь специальное молекулярное сито (обычно выполненное из синтетического углеродного вещества). Происходит отделение молекул кислорода от азота: более мелкий кислород проникает сквозь сито, а более крупный азот проходит мимо.
4. После адсорбции отделенный азот попадает в накопительный бак. А адсорбер, через который он прошел, переключается в режим очистки от загрязнений. В это время следующая порция подготовленного атмосферного воздуха поступает во второй адсорбционный бак.
5. Уже после накопительного бака чистый азот подается потребителю.

     Переключение адсорбционных баков с одного на другой называет циклом. Именно эта цикличность позволяет использовать азотные генераторы на производствах, где требуется непрерывная подача чистого газа.

Схема работы генератора азота

     Процесс очистки адсорбера от кислорода называется фазой регенерации. Она всегда происходит по одинаковому сценарию:

1. Небольшое количество чистого азота из другого адсорбционного бака поступает в «отдыхающий» бак сверху. Поток азота «выталкивает» из адсорбента, попавший в него кислород и примеси.
2. Происходит сброс смеси азота и кислорода, который был вытолкнут из молекулярного сита.

Качество газа.

     Генераторные установки позволяют получать азот не только в необходимом количество, но и с необходимыми параметрами. Но для качественной работы необходимо соблюдать требования к атмосферному воздуху:

• поступающее «сырье» должно быть чистым и сухим. Установка содержит очищающие фильтры, но они не смогут справиться с серьезным загрязнением: дымом, высокой влажностью и проч. Также не подходит воздух, в котором в большом количестве содержаться микроорганизмы и органические взвешенные частицы;
• процесс адсорбции не требует нагрева или охлаждения газа в процессе, но поступающий атмосферный воздух должен быть определенной температуры (рабочий диапазон от +10°С до +25°С). Если сырье будет иметь нерабочую температуру, то сжатие, очистка и адсорбция будут проходить неэффективно;
• давление поступающего атмосферного воздуха должно быть в пределах 4–13 бар. Если показатель будет критические отличаться, то установка не будет работать и остановит непрерывный цикл производства азота;
• чистота – генераторная установка не может работать без предварительного блока подготовки атмосферного воздуха, состоящего из очищающих фильтров и осушителя. Потому что сжатая в компрессоре газообразная среда всегда содержит определенный процент примесей в виде взвешенных частиц масла, а также влаги. Если предварительно не удалить их из газа, то они забьют молекулярное сито и выведут из строя всю установку.

     Азотные установки адсорбционного типа позволяют получать азот высокого качества. Но также они предъявляют определенные требования к поступающему атмосферному воздуху. Если соблюдать все требования, то азотный генератор позволит получать азот в любых количествах.