Азотная установка


Азотная установка

Азотные установки — установки для получения азота. В промышленно развитых странах мембранные азотные установки практически полностью вытеснили альтернативные способы получения технического азота в случаях, когда не требуются большие его объёмы и высокая чистота.

Содержание

Адсорбционная технология

Принцип адсорбции

В основе процесса адсорбционного разделения газовых сред в азотных установках лежит явление связывания твёрдым веществом, называемым адсорбентом, отдельных компонентов газовой смеси. Это явление обусловлено силами взаимодействия молекул газа и адсорбента.

Принцип работы адсорбционной установки

Технология короткоцикловой адсорбции

Азотные установки работают на основе адсорбционной технологии, основанной на различной зависимости скорости поглощения отдельных компонентов газовой смеси от давления и температуры. Среди нескольких типов адсорбционных установок по производству азота наибольшее распространение в мире получили установки короткоцикловой безнагревной адсорбции (КЦА или PSA-установки).

Схема организации процесса, применяемая в азотных установках с такими системами, основана на регулировании скорости поглощения компонентов разделяемой газовой смеси и регенерации адсорбента путём изменения давления в двух адсорберах — сосудах, содержащих адсорбент. Этот процесс протекает при температуре, близкой к комнатной. При использовании этой схемы азот производится установкой при давлении выше атмосферного.

Процесс короткоцикловой адсорбции (КЦА) в каждом из двух адсорберов состоит из двух стадий. На стадии поглощения происходит улавливание адсорбентом преимущественно одного из компонентов газовой смеси с получением продуктового азота. На стадии регенерации поглощённый компонент выделяется из адсорбента и отводится в атмосферу. Далее процесс повторяется многократно.

Преимущества

Азотные установки дают возможность получать азот чистотой до 99,9995 %. Такая чистота азота может быть получена также криогенными системами, но они значительно сложнее и оправданы только при очень большом объёме производства.

Мембранная технология

Мембранная азотная установка

Принцип разделения газов

Принципом работы мембранных систем является разница в скорости проникновения компонентов газа через вещество мембраны. Движущей силой разделения газов является разница парциальных давлений на различных сторонах мембраны.

Технология

С того момента, как появились азотные установки, работающие на основе технологии мембранного разделения газов, характеристики применяемых мембран непрерывно улучшались. Современная газоразделительная мембрана представляет собой уже не плоскую пластину или плёнку, а полое волокно. Половолоконная мембрана состоит из пористого полимерного волокна с нанесённым на его внешнюю поверхность газоразделительным слоем.


Мембранный картридж

Конструктивно половолоконная мембрана компонуется в виде цилиндрического картриджа, который представляет собой катушку с намотанным на неё особым образом полимерным волокном. Газовый поток под давлением подаётся в пучок мембранных волокон. Из-за различных парциальных давлений на внешней и внутренней поверхностях мембраны происходит разделение газового потока.

Преимущества

В газоразделительных блоках полностью отсутствуют движущиеся части, что обеспечивает надёжность установок. Мембраны очень устойчивы к вибрациям и ударам, химически инертны к воздействию масел и нечувствительны к влаге, функционируют в широком диапазоне температур от −40 °C до +60 °C. При соблюдении условий эксплуатации ресурс мембранного блока составляет от 130 000 до 180 000 часов (15-20 лет непрерывной работы).

Недостатки мембранных кислородных установок

  • Ограниченная производительность
  • Относительно низкая чистота получаемых продуктов

Криогенная технология

Принцип разделения газов

В основе работы криогенных установок разделения воздуха лежит метод низкотемпературной ректификации, базирующийся на разности температур кипения компонентов воздуха и различии составов находящихся в равновесии жидких и паровых смесей. В процессе разделения воздуха при криогенных температурах между находящимися в контакте жидкой и паровой фазами, состоящими из компонентов воздуха, осуществляется массо- и теплообмен. В результате паровая фаза обогащается низкокипящим компонентом (компонентом, имеющим более низкую температуру кипения), а жидкая высококипящим компонентом. Таким образом, поднимаясь по ректификационной колонне вверх, пар обогащается низкокипящим компонентом – азотом, а стекающая вниз жидкость насыщается высококипящим компонентом – кислородом.

Криогенна азотная станция

Преимущества

Криогенный метод - единственный метод, который обеспечивает высокую чистоту продуктов разделения при, что немаловажно, высоком коэффициенте извлечения, и любом количестве продукта, что обуславливает высокую экономичность. При этом метод позволяет одновременно получать несколько продуктов разделения и получать продукты, как в виде газа, так и в виде жидких продуктов. Таким образом, криогенная технология обеспечивает более высокую гибкость технологии.

Недостатки

К недостаткам криогенных установок можно отнести более длительный, по-сравнению с адсорбционными и мембранными установками, пусковой период. В силу чего данный метод целесообразно применять для крупных стационарных комплексов большой производительности с длительным периодом непрерывной работы.

Ссылки

  • Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М.: «Химия», 1973;
  • Трифонов Д. Н., Трифонов В. Д., Как были открыты химические элементы — М.: Просвещение, 1980;
  • Справочник химика, 2-е изд., т. 1, М.: «Химия», 1966;

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Азотная установка" в других словарях:

  • Азотное пожаротушение — Содержание 1 Установки азотного пожаротушения 2 Применение 3 Технология …   Википедия

  • Адсорбент — Адсорбенты  высокодисперсные природные или искусственные материалы с большой удельной поверхностью, на которой происходит адсорбция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей. Наиболее важные адсорбенты: активированный уголь,… …   Википедия

  • Аппаратура, реактивы и растворы — 6.2. Аппаратура, реактивы и растворы Весы по ГОСТ 29329 или ГОСТ 24104. Фотоколориметр ФЭК 56М или спектрофотометр СФ 4, или другие аналогичные приборы. Цилиндры стеклянные вместимостью 250 см3 из прозрачного бесцветного стекла (внутренний… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • определение — 2.7 определение: Процесс выполнения серии операций, регламентированных в документе на метод испытаний, в результате выполнения которых получают единичное значение. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Жидкостный ракетный двигатель — (ЖРД)  химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно , двух и трёхкомпонентные ЖРД. Содержание 1 История …   Википедия

  • Ил-76 — …   Википедия

  • Нитроклетчатка* — Открытие ее принадлежит Пелузу в 1838 г. Этим именем обозначаются собственно несколько различных азотных эфиров клетчатки, получающихся при обработке очищенных природных видов ее (хлопка, льна, пеньки, древесной целлюлозы и т. п.) азотной… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Нитроклетчатка — Открытие ее принадлежит Пелузу в 1838 г. Этим именем обозначаются собственно несколько различных азотных эфиров клетчатки, получающихся при обработке очищенных природных видов ее (хлопка, льна, пеньки, древесной целлюлозы и т. п.) азотной… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • ЖРД — Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно , дву и трёхкомпонентные ЖРД. Всемирно… …   Википедия

  • Жрд — Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно , дву и трёхкомпонентные ЖРД. Всемирно… …   Википедия