Азотная станция

Азотная станция (установка) - установка для получения азота с воздуха путем разделения его на компоненты. Существует три способа газоразделения.

Азотная станция Концерн "Укрросметалл"

1. Мембранный

1.1. Технология

Схема процесса получения азота мембранным способом

Основанная на отделении молекул азота из сжатого воздуха, проходящего через половолоконни мембраны. Атмосферный воздух сжимается в компрессорном модули, после чего проходит очистку и осушку в модуле подготовки воздуха и поступает в мембранный модуль газоразделения, в котором происходит разделение воздуха на пермеат (воздух с повышенным содержанием кислорода) и газообразный азот.


1.2. Принцип действия

Схема мембранного газоразделения

Основанный на разной скорости проникновения газов через полимерную мембрану под действием перепада парциальных давлений на ней. Проходя внутри мембраны, легкопроницаемой компоненты газа ( водород, углекислый газ, пары воды, кислород) через пористую оболочку мембраны просачиваются в межмембранном пространство и отводятся на сброс в атмосферу. Труднопроникни компоненты газа ( азот, метан, окись углерода) проходят по всей длине мембраны и далее поступают потребителю. На выходе - газовая смесь с содержанием азота до 99,5%.


1.3. Мембранный модуль

Модуль представляет собой набор картриджей, внутри которых находятся мембраны, изготовленные из перфарованого полимерного волокна. Газовый поток под давлением подается в пучок мембранных волокон. Из-за разницы парциальных давлений на внешней и внутренней поверхностях мембраны происходит разделение газового потока.

1.4. Преимущества

В газоразделительных блоках полностью отсутствуют движущиеся части, что обеспечивает надежность установок. Мембраны очень устойчивы к вибрациям и ударам, 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).

1.5. Недостатки

  • Ограниченная производительность
  • Максимальная концентрация азота 99,5%

2. Адсорбционный

2.1. Технология

Схема процесса получения азота адсорбционным способом

Адсорбционная технология основана на отделении молекул азота из сжатого воздуха, проходящего через адсорбент. Атмосферный воздух сжимается компрессором. Далее сжатый воздух для сглаживания пульсаций давления поступает в ресивера воздух, после чего проходит дополнительную очистку, осушку в блоке подготовки воздуха и поступает на разделение в адсорбционный блок, основной частью которого является парные алюминиевые адсорберы.


2.2. Принцип действия

Схема адсорбционного газоразделения

Поступая в один из адсорберов, газовая смесь проходит через адсорбент, где молекулы кислорода, а так же некоторая часть других присутствующих в воздухе газов, преференциальный задерживается порами адсорбента, в то время как азот преимущественно проходит через адсорбер. Второй адсорбер в это время находится на регенерации.


2.3. Преимущества

  • Возможность получать азот высокой чистоты, в 99,9999%
  • Также отсутствуют движущиеся части

2.4. Недостатки

Главным недостатком адсорбционного способа производства азота является необходимость периодической замены адсорбента.

3. Криогенный

3.1. Принцип газоразделения

Принцип работы криогенных установок основан на сжижении воздуха и последующем его разделении на азот, кислород и аргон. Такой способ получения газов называется методом низкотемпературной ректификации. Сначала воздух сжимается компрессором, затем, после прохождения теплообменников, расширяется в машине- детандере или дроссельном вентиле, в результате чего охлаждается до температуры 93 ? К и превращается в жидкость.

Дальнейшее разделение жидкого воздуха, состоящего в основном из жидкого азота и жидкого кислорода, основано на различии температуры кипения его компонентов: кислорода - 90,18 ? К, азота - 77,36 ? К. При постепенном испарении жидкого воздуха сначала испаряется преимущественно азот, а жидкость остается все больше обогащается кислородом. Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках повитрерозподильних колонн, получают жидкий кислород, азот и аргон нужной чистоты.

Криогенная азотная станция

3.2. Преимущества

  • Возможность получения сверхчистого азота (в приближении к 100%)
  • Получение других компонентов воздуха
  • Возможность получения компонентов в жидком виде

3.3. Недостатки

  • Высокая стоимость оборудования
  • Высокие затраты на производство
  • Большие габариты оборудования
  • Длительное пусковой период

См.. также