Druckwechseladsorptionstechnologie
Die Technologie der Luft-zu-Stickstoff-Produktion unter Verwendung von Adsorptionsprozessen in Stickstoffgeneratoren ist gut untersucht und wird in Industrieanlagen zur Gewinnung von hochreinem Stickstoff umfassend eingesetzt.
Das Funktionsprinzip eines Stickstoffgenerators, der die Adsorptionstechnologie nutzt, basiert auf der Abhängigkeit der Adsorptionsraten verschiedener Gasgemischkomponenten von Druck- und Temperaturfaktoren. Unter den Stickstoffadsorptionsanlagen verschiedener Typen haben PSA-Stickstoffgasgeneratoren weltweit die breiteste Anwendung gefunden.
Der Aufbau des Systems basiert auf der Regulierung der Gasadsorption und der Regeneration des Adsorbens mittels wechselnder Drücke in zwei Adsorber-Adsorbens-haltigen Behältern. Dieser Prozess erfordert eine konstante Temperatur nahe der Umgebungstemperatur. Bei diesem Verfahren produziert die Anlage Stickstoff bei einem Druck oberhalb des Atmosphärendrucks, während die Regeneration des Adsorptionsmittels bei einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks erfolgt.
Der Wechseladsorptionsprozess in jedem der beiden Adsorber besteht aus zwei Stufen, die einige Minuten lang laufen. Auf der Adsorptionsstufe von Sauerstoff, H2O und CO2Moleküle diffundieren in die Porenstruktur des Adsorbens, während die Stickstoffmoleküle durch den Adsorber-Adsorbens-haltigen Behälter wandern können. In der Regenerationsphase werden die adsorbierten Bestandteile aus dem Adsorptionsmittel freigesetzt und in die Atmosphäre abgegeben. Der Vorgang wird dann mehrfach wiederholt.
Die aVorteilevon PSA
Hohe Stickstoffreinheit:
PSA-Stickstoffgasgeneratoranlagen ermöglichen die Produktion von hochreinem Stickstoff aus Luft, den Membransysteme nicht liefern können – bis zu 99,9995 % Stickstoff. In den meisten Fällen produzieren sie jedoch nicht mehr als 98,8 % Stickstoff, der Rest ist Argon, das nicht durch das übliche PSA-Verfahren vom Stickstoff abgetrennt wird. Das Argon stellt normalerweise kein Problem dar, da Argon inerter als Stickstoff ist. Diese Stickstoffreinheit kann zwar auch durch Kryoanlagen gewährleistet werden, diese sind jedoch deutlich aufwändiger und nur bei großen Verbrauchsmengen gerechtfertigt. Die Stickstoffgeneratoren nutzen die CMS-Technologie (Kohlenstoffmolekularsieb), um eine kontinuierliche Versorgung mit hochreinem Stickstoff zu erzeugen, und sind mit oder ohne internen Kompressor erhältlich.
Niedrige Betriebskosten:
Durch den Ersatz veralteter Luftzerlegungsanlagen liegen die Einsparungen bei der Stickstoffproduktion bei weit über 50 %. Die Nettokosten des von Stickstoffgeneratoren erzeugten Stickstoffs sind deutlich geringer als die Kosten für Flaschen- oder Flüssigstickstoff.
Umweltauswirkungen:
Die Erzeugung von Stickstoffgas durch PSA ist ein nachhaltiger, umweltfreundlicher und energieeffizienter Ansatz zur Bereitstellung von reinem, sauberem und trockenem Stickstoffgas. Verglichen mit der Energie, die für eine kryogene Luftzerlegungsanlage benötigt wird, und der Energie, die für den Transport des flüssigen Stickstoffs von der Anlage zur Anlage benötigt wird, verbraucht erzeugter Stickstoff weniger Energie und erzeugt weit weniger Treibhausgase.
Anwendungen von Stickstoffgeneratoren
Lebensmittel- und Getränkeindustrie:
Sobald Lebensmittel oder Getränke hergestellt oder Obst und Gemüse geerntet werden, beginnt ein Alterungsprozess bis zum vollständigen Verfall der Produkte. Dies wird durch chemische Reaktionen mit Sauerstoff, Bakterien und anderen Organismen verursacht. Mithilfe von Generatoren werden die Produkte mit N2 geflutet, das den Sauerstoff verdrängt und die Produktlebensdauer erheblich verlängert, da sich diese Organismen nicht entwickeln können. Darüber hinaus kann der durch Oxidation verursachte chemische Abbau von Lebensmitteln verhindert oder gestoppt werden.
Analytische Chemie:
Der PSA-Stickstoffgasgenerator wird für verschiedene Formen der analytischen Chemie wie Flüssigkeitschromatographie, Massenspektrometrie und Gaschromatographie benötigt, wo eine stabile und kontinuierliche Stickstoffversorgung erforderlich ist.
Chemische und petrochemische Industrie:
Die primäre und sehr wichtige Anwendung von Stickstoff in der chemischen und petrochemischen Industrie ist die Bereitstellung einer inerten Umgebung, die darauf abzielt, die allgemeine Arbeitssicherheit bei der Reinigung und den Schutz von Prozessbehältern zu gewährleisten. Darüber hinaus wird Stickstoff für die Druckprüfung von Rohrleitungen, den Transport chemischer Arbeitsstoffe und die Regeneration gebrauchter Katalysatoren in technologischen Prozessen verwendet.
Brandschutz:
Die Brandschutzindustrie verwendet Stickstoffgas für zwei verschiedene Anwendungen – Brandbekämpfung und Korrosionsschutz. Stickstoffgeneratoren werden in Brandschutzsystemen mit hypoxischer Luft eingesetzt, um Luft mit niedrigem Sauerstoffgehalt zu erzeugen, die einen Brand unterdrückt. Um Korrosion vorzubeugen, werden Stickstoffgeneratoren anstelle oder in Verbindung mit einem Druckluftsystem verwendet, um Überwachungsstickstoffgas anstelle von Luft für Trockenrohr- und vorgesteuerte Feuerlöschsprinklersysteme bereitzustellen.
Erdölindustrie:
In der Erdölindustrie ist Stickstoff in zahlreichen Prozessen ein unverzichtbarer Bestandteil. Am häufigsten wird Stickstoff verwendet, um eine inerte Umgebung zur Verhinderung von Explosionen und zum Brandschutz zu schaffen und den Transport und die Übertragung von Kohlenwasserstoffen zu unterstützen. Darüber hinaus wird Stickstoff zum Testen und Spülen von Pipelines, zur Reinigung von Technologiebehältern sowie zur Reinigung von Flüssiggastankschiffen und Kohlenwasserstoffspeicheranlagen verwendet.
Häufig gestellte Fragen
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