Азот – один из самых востребованных промышленных газов. Он используется в десятках отраслей: от химии и металлургии до упаковки продуктов и производства электроники.
Раньше предприятия были вынуждены покупать азот в баллонах или криогенных емкостях. Сегодня все чаще компании переходят на собственные азотные станции, которые позволяют производить газ прямо на месте – без зависимости от поставщиков и логистических рисков.
Разберемся, как устроен генератор азота, по какому принципу он работает и почему это оборудование становится неотъемлемой частью современного производства.
Принцип работы генератора азота
Воздух, которым мы дышим, уже содержит порядка 78% азота, но в нужном виде он в атмосфере не встречается. Задача генератора азота – отделить чистое вещество от остальных газообразных составляющих и получить стабильный поток качественного N₂ нужной концентрации (от 95% до 99,999%).
Для этого используются два основных метода:
1. PSA-технология (Pressure Swing Adsorption) – адсорбция при переменном давлении.
2. Мембранная фильтрация – разделение на основе различной проницаемости газов через полимерные волокна.
Рассмотрим каждую технологию подробнее.
Технология PSA – адсорбционный принцип разделения воздушной среды
PSA (Pressure Swing Adsorption) – наиболее распространенный и универсальный метод получения азота. Заключается в селективной адсорбции: вспомогательные компоненты (кислород, водяные пары, углекислый газ) лучше удерживаются впитывающим материалом, чем азот.
Процесс происходит в двух колоннах, заполненных специальным сорбентом – цеолитом или углеродным молекулярным ситом (CMS).
Вот как это работает:
1. Подача воздуха. Из компрессора в колонну поступает сжатый воздух с давлением 7 – 10 бар.
2. Селективное удержание. CMS задерживает молекулы кислорода и водяных паров, а азот свободно проходит дальше.
3. Насыщение сорбента. Со временем адсорбент «набирает» влагу и кислород.
4. Переключение. Система автоматически переключает поток на вторую колонну, а первая начинает регенерацию – сброс давления, удаление воды и адсорбированных газов.
5. Регенерация. При снижении давления захваченные молекулы покидают сорбент и выносятся в атмосферу. После осушки материал снова готов к работе.
6. Непрерывность. Цикл повторяется, обеспечивая постоянную подачу азота без остановки оборудования.
Такой способ позволяет получать качественный газ чистотой до 99,999% без сложных химических реакций и затрат на расходные реагенты. Все основано исключительно на физических процессах.
Мембранный метод – быстро, компактно и просто
Вторая технология – мембранное разделение воздуха. В этом случае поток сжатого воздуха проходит через блок непористых полимерных мембран. Молекулы различных газов проникают через материал мембраны с разной скоростью: так называемые «быстрые» газы – кислород, углекислый газ и водяной пар – диффундируют через мембрану интенсивнее, тогда как азот проходит значительно медленнее и отводится как основной продукт в отдельную линию или накопительную ёмкость.
Мембранные установки особенно востребованы там, где не нужна сверхвысокая чистота (до 99,5%) и делается акцент на мобильности оборудования. Например, при сварке, упаковке продуктов, продувке резервуаров, создании инертной атмосферы в химических реакторах.
Главные плюсы методики – простота, отсутствие движущихся частей, мгновенный запуск и низкие требования к обслуживанию.
Из чего состоит азотная станция?
Современные азотные станции – это полноценные мини-заводы, собранные в одном модульном блоке. Типовая конфигурация включает:
1. Винтовой компрессор – создает поток воздуха нужного давления (обычно 7 – 13 бар).
2. Система фильтров и осушителей – очищает воздушную массу от масла, пыли и влаги, продлевая срок службы сорбента.
3. Ресивер сжатого воздуха – служит буфером, стабилизирует давление и снижает количество включений компрессора.
4. Адсорбционный или мембранный модуль – «сердце» установки, где происходит разделение воздуха.
5. Ресивер готового газа – накапливает произведенный азот и подает его в технологическую линию.
6. Автоматическая панель управления – отслеживает параметры компрессии, чистоты полученного вещества, температуры и управляет переключением колонн.
Такая конструкция делает систему полностью автономной и безопасной – оператору достаточно лишь задать параметры и периодически контролировать показания.
Преимущества собственного производства азота
Переход на автономную азотную станцию дает предприятию ряд ощутимых плюсов:
• Полная независимость от поставщиков газа и графиков доставки.
• Снижение затрат – не нужно оплачивать транспортировку, хранение и аренду баллонов.
• Непрерывность работы – генератор обеспечивает постоянный поток азота без простоев.
• Энергоэффективность – современные станции оптимизируют производственные циклы и минимизируют расход электроэнергии.
• Безопасность – отсутствует риск утечек и взрывов при обращении с баллонами.
• Окупаемость – от 1,5 до 3 лет в зависимости от режима эксплуатации.
Совет эксперта ГК «Волгаремсервис»:
«Если предприятие работает в круглосуточном режиме, рекомендуем устанавливать модульные азотные станции с системой дистанционного мониторинга и возможностью параллельного подключения резервных адсорберов. Это позволит контролировать чистоту газа, давление и температуру в реальном времени. При правильной эксплуатации и регулярной замене фильтров срок службы сорбента составит порядка 10 лет».
Итоги
Генератор азота – это технологичное, экономичное и безопасное решение для предприятий, нуждающихся в постоянных объемах инертного газа. Работа установки основана на физических процессах – адсорбции или мембранной фильтрации, без химии и реагентов. Такая станция обеспечивает постоянное производство азота высокой чистоты, снижает эксплуатационные расходы и делает предприятие независимым от внешних факторов.
Специалисты ГК «Волгаремсервис» помогут подобрать модель под конкретные условия, рассчитают производительность и запустят установку «под ключ».
Источник: https://www.pnevmo-sklad.ru/