1. Introducción a la PSA (Adsorción por Oscilación de Presión) para la Producción de Nitrógeno

1Introducción al PSA (Adsorción por oscilación de presión) para la producción de nitrógeno

1.1 Adsorción por oscilación de presión

El método de adsorción por oscilación de presión (PSA) es una tecnología de separación de gases. En 1960, CW SKARSTROM en los Estados Unidos obtuvo por primera vez una patente para la producción de oxígeno en tamiz molecular PSA.países como el Reino UnidoEn 1970, la Comisión de Investigación y Desarrollo Económico y Social (ECOSOC) y la Comisión de Investigación y Desarrollo Económico y Social (CEOSOC) realizaron una amplia investigación experimental.UCC (Union Carbide Corporation) en los Estados Unidos fue el primero en lograr la industrialización y ha ocupado durante mucho tiempo una posición de liderazgo en el desarrollo y aplicación de la tecnología PSAEn competencia con los métodos tradicionales de separación, el método PSA ha sido continuamente mejorado y perfeccionado, lo que ha dado lugar a un rápido desarrollo.

1.2 Principio de trabajo

El sistema de producción de nitrógeno PSA utiliza el aire como materia prima y utiliza un adsorbente sólido altamente eficiente y selectivo (silbato molecular de carbono) para adsorber selectivamente nitrógeno y oxígeno,separándolos del aire.La separación del nitrógeno y del oxígeno mediante tamizos moleculares de carbono se basa principalmente en las diferentes tasas de difusión de estas dos moléculas de gas dentro del tamiz molecular de carbono.Las moléculas de gas de diámetro más pequeño (oxígeno) se difunden más rápido y entran en la fase sólida del tamiz molecular en mayores cantidadesDe esta manera, se puede obtener el enriquecimiento de nitrógeno en la fase gaseosa.Basado en la característica de que la capacidad de adsorción del tamiz molecular de carbono varía bajo diferentes presiones, la presión se reduce para desabsorber moléculas de oxígeno del tamiz molecular de carbono; este proceso se llama regeneración.con un contenido de nitrógeno superior o igual a 10%, pero no superior o igual a 10% en peso,.

1.3 Descripción general del proceso

Un sistema completo de producción de nitrógeno incluye: air compressor (set) — compressed air purification components — air storage tank — PSA nitrogen generator — nitrogen buffer tank — nitrogen storage tank (low pressure) — nitrogen booster system — nitrogen storage tank (high pressure).

2 Introducción del equipo

2.1 Selección del generador de nitrógeno

La selección de un generador de nitrógeno implica muchas cuestiones: en primer lugar, es necesaria una investigación de mercado exhaustiva para determinar el modelo y las especificaciones específicas (capacidad de producción de nitrógeno, pureza de nitrógeno,presión de salida, punto de rocío, etc.) debe realizarse un análisis comparativo exhaustivo de las prestaciones y características de los generadores de nitrógeno,y la selección correcta debe hacerse sobre la base del entorno de trabajo local.

3El sistema de control eléctrico de producción y funcionamiento del generador de nitrógeno

controlan el tiempo de acuerdo con un programa específico, realizando alternativamente la adsorción de presurización y la regeneración de presurización, y el proceso de producción de gas se ejecuta automáticamente.El caudal de nitrógeno, la presión y la pureza son regulables y se muestran de forma continua.

3.1 Inspección del personal y puntos clave

Al inspeccionar el generador de nitrógeno, el operador deberá prestar atención a los siguientes aspectos: 1) En primer lugar, comprobar si la pureza del nitrógeno y el punto de rocío cumplen los requisitos;y luego comprobar si puede ser adsorbida y regenerada normalmente2) Compruebe si las condiciones de alimentación, de fuente de gas, de fuente de agua y de temperatura requeridas por la máquina son normales.(3) Observar la presión del depósito de aire y mantener la presión del depósito de aire entre 0.7 y 0,75 MPa. No debajo del valor nominal. (4) Revise el drenaje automático cada vez para evitar bloqueos o daños que puedan hacer que pierda su función de drenaje.(5) Compruebe regularmente el disipador de calor de la secadora refrigerada para evitar que afecte la eficiencia y la vida útil de la secadora debido a la mala disipación de calor(6) El mantenimiento periódico del filtro de precisión se basa principalmente en las condiciones de uso del filtro y el elemento de filtro se reemplaza con regularidad.Puede consultar los métodos de mantenimiento periódico y las medidas recomendadas por el fabricante del filtro para mantener el filtroSi el contenido de oxígeno es superior al valor nominal, el análisis de oxígeno debe realizarse en el momento en que se detecta que el contenido de oxígeno es superior al valor nominal.debe considerarse si la sonda de oxígeno ha alcanzado el final de su vida útil y la sonda de oxígeno debe sustituirse a tiempo.Se recomienda que el ciclo de sustitución sea de un año. (8) Compruebe periódicamente la sensibilidad de la válvula electrónica y de la válvula neumática, el rango de presión de la válvula reguladora de presión,la precisión del analizador de gases, el estado de presión de la torre de adsorción, el estado de escape del silenciador, la limpieza del tubo interior del caudalímetro, etc.,y tratar cualquier problema para garantizar el funcionamiento normal del equipo.

4- Mantenimiento y mantenimiento del generador de nitrógeno

4.1 Compresor de aire (tipo de tornillo)

El compresor de aire (conjunto) proporciona el aire comprimido requerido para el generador de nitrógeno de adsorción por oscilación de presión PSA.la presión y otros requisitos se determinan de acuerdo con el consumo de aire del generador de nitrógeno de adsorción por oscilación de presión PSA.La eficiencia (consumo) de la unidad de adsorción de oscilación de presión PSA se determinará principalmente por el rendimiento del tamiz molecular, el flujo de proceso y la estructura del adsorbente.El compresor de aire debe cumplir los siguientes requisitos:: 1) salida de aire ≥ 16,5 m3/min; 2) presión de salida de aire entre 0,8 y 0,98 MPa; 3) contenido de aceite ≤ 3 ppm; 4) temperatura ≤ 45°C.

En el uso práctico, los controles diarios del compresor de aire incluyen: temperatura de funcionamiento (≤ 105°C), presión de trabajo (0,8~1,0MPa), presión de agua (0,3~0,6MPa), etc. Los controles mensuales incluyen el nivel de aceite,si hay fugas en las conexiones de tuberíasEl mantenimiento trimestral incluye la limpieza del filtro de admisión, la limpieza del elemento del filtro de aire y la comprobación de los conectores, etc.El mantenimiento anual es realizado por ingenieros profesionales de Ingersoll RAND de acuerdo con el producto Ingersoll RAND "Manual de mantenimiento"En el uso diario, deben seguirse las recomendaciones de mantenimiento y las prioridades del manual:(2) realizar el mantenimiento una vez al año. Cuando el equipo tenga un fallo general, la persona responsable del equipo deberá solucionarlo de acuerdo con las instrucciones de solución de problemas del manual.Por favor, póngase en contacto con los ingenieros profesionales de INGESOLL RAND para obtener ayuda.

El principal factor que afecta al rendimiento de un compresor de aire es la temperatura, y los principales factores que afectan a la temperatura (bajo presión y caudal constantes) incluyen la estación, la temperatura del agua,y calidad del aguaLas tuberías de agua de refrigeración de este equipo están diseñadas para utilizar agua del grifo con un diámetro de entrada y salida de 40 mm, con un consumo de agua de aproximadamente 9 t/h descargado directamente.Sin reciclaje de aguaEl reciclado de la agua de refrigeración para su uso secundario también requeriría una inversión financiera sustancial (la dureza local del agua se sitúa entre 380 y 410 mg/l).El verano es la época más difícil para los compresores de aireEn los generadores de nitrógeno PSA (Pressure Swing Adsorption), la temperatura de los refrigeradores es la misma que en los generadores de nitrógeno PSA.el compresor de aire requiere la mayor inversión en el mantenimiento y mantenimiento del equipoLa investigación y la planificación del mercado son esenciales antes de elegir este tipo de método de generación de nitrógeno.

4.2 Secador refrigerado

(Modelo/especificación: IDS-150AC; 20Nm3/min) Las inspecciones diarias incluyen: garantizar que el condensado y las aguas residuales descargadas del secador refrigerado no estén obstruidos;control de la presión del líquido de refrigeración (0.3·0,6 MPa) y la presión de aire comprimido (<1,0 MPa) son normales; el mantenimiento incluye el soplado regular del radiador (especialmente en primavera y verano para evitar problemas de disipación de calor),limpieza de la salida de drenaje, y sustituir regularmente (generalmente cada 12 meses) los tres filtros (modelos: filtro de 3 etapas XF3-44, filtro de 7 etapas XF7-44, filtro de 9 etapas XF9-44);ubicación de la instalación, y la estación de la secadora refrigerada tienen un cierto impacto en su rendimiento de eliminación de aceite y deshidratación.

4.3 Adsorbente de carbono activado

La actividad del carbón activado y de la alúmina en el adsorbente está directamente relacionada con la calidad del aire del compresor y el rendimiento de eliminación de aceite y deshidratación del secador refrigerado.En general, dependiendo del uso del equipo, el carbón activado y la alumina deben sustituirse cada 3-5 años.

4.4 Unidad de separación de oxígeno y nitrógenoTorre de adsorción de tamiz molecular:

El tamiz molecular de carbono es el núcleo del generador de nitrógeno de adsorción por oscilación de presión.y densidad de embalajeDurante el uso, evitar que el sobrecalentamiento afecte el efecto de adsorción y que el fuerte flujo de aire cause la pulverización del tamiz molecular.

4.5 Detectores de gas

: (1) analizador de pureza de nitrógeno (nitrógeno general): 0 ‰ 1000 ppm P860 4N Changai; (2) analizador de pureza de oxígeno (alta pureza): 0 ‰ 100 ppm O2 GNL-9100 Changai.Devolver los instrumentos al fabricante anualmente para ensayo y calibración de las sondas de los sensores de acuerdo con el manual de instrucciones.Revise e investigue cualquier anomalía encontrada durante el mantenimiento de rutina.

4.6 Tanques de almacenamiento de gas:

Como equipo de almacenamiento para el producto, realizar autoinspecciones mensuales y autoinspecciones anuales.cuando se alcanza la vida útil de diseño, determinar si se sigue utilizando o desechar el depósito en función de los resultados de la inspección.

5Conclusión

El mantenimiento y el mantenimiento son esenciales para garantizar el funcionamiento normal de un generador de nitrógeno PSA.El funcionamiento estable de un generador de nitrógeno PSA es un requisito previo y una garantía para los experimentos industriales de la unidad.El mantenimiento y mantenimiento oportunos de cada unidad del equipo pueden prevenir fallos, prolongar la vida útil del equipo y mejorar la eficiencia energética.