زبان

+86-15850254955
خانه / خبر / اخبار صنایع / مولد نیتروژن چیست؟ انواع، کاربردها و نحوه کار آنها
اخبار صنایع

مولد نیتروژن چیست؟ انواع، کاربردها و نحوه کار آنها

اخبار صنایع-

الف مولد نیتروژن یک سیستم صنعتی است که گاز نیتروژن را در محل با جداسازی آن از هوای فشرده تولید می کند. این سیستم‌ها به جای تکیه بر سیلندرهای نیتروژن تحویلی یا مخازن نیتروژن مایع، نیتروژن را استخراج می‌کنند. 78 درصد جو زمین - و بسته به نیازهای برنامه، آن را با خلوص بین 95٪ تا 99.999٪ تحویل دهید.

مزیت اصلی در حذف نگرانی‌های لجستیک، هزینه‌ها و ایمنی مرتبط با روش‌های سنتی تامین نیتروژن است. صنایع از بسته بندی مواد غذایی تا تولید لوازم الکترونیکی از ژنراتورهای نیتروژن برای حفظ عرضه ثابت گاز و در عین حال کاهش هزینه های عملیاتی تا حداکثر استفاده می کنند. 40-60٪ در مقایسه با تحویل سیلندر .

مولدهای نیتروژن چگونه کار می کنند

ژنراتورهای نیتروژن با فیلتر کردن هوای فشرده از طریق فناوری های جداسازی تخصصی کار می کنند. این فرآیند با یک کمپرسور هوا آغاز می‌شود که هوای تحت فشار را به ژنراتور می‌رساند، که سپس اکسیژن، بخار آب و سایر گازهای کمیاب را برای جداسازی مولکول‌های نیتروژن حذف می‌کند.

فرآیند اساسی

  1. هوای فشرده با فشار 7-10 بار وارد سیستم می شود
  2. پیش فیلتراسیون روغن، آب و ذرات را حذف می کند
  3. فناوری جداسازی نیتروژن را از اکسیژن جدا می کند
  4. نیتروژن خالص شده به انبار یا مستقیماً به کاربرد جریان می یابد
  5. گازهای زائد (عمدتاً اکسیژن) به اتمسفر تخلیه می شوند

کارایی این فرآیند به فناوری جداسازی مورد استفاده بستگی دارد، با روش‌های مختلف متناسب با نیازهای خلوص مختلف و نرخ جریان.

انواع مولدهای نیتروژن

دو فناوری اولیه بر بازار تولید نیتروژن تسلط دارند که هر کدام دارای مزایای مشخصی برای کاربردهای خاص هستند.

ژنراتورهای جذب سطحی نوسان فشار (PSA).

ژنراتورهای نیتروژن PSA از مواد غربال مولکولی کربن (CMS) برای جذب انتخابی مولکول‌های اکسیژن و در عین حال اجازه عبور نیتروژن از آن استفاده می‌کنند. این سیستم شامل دو برج است که هر مرحله بین فازهای جذب و بازسازی متناوب می‌شوند 30-120 ثانیه .

ویژگی های کلیدی عبارتند از:

  • خلوص نیتروژن: 95% تا 99.999٪
  • فشار کاری: 7-10 بار
  • راندمان انرژی: 0.2-0.4 کیلووات ساعت در هر متر مکعب نیتروژن
  • بهترین برای: الزامات خلوص بالا، داروسازی، الکترونیک

مولدهای نیتروژن غشایی

سیستم های غشایی از غشاهای فیبر توخالی با نرخ های نفوذ متفاوت برای مولکول های مختلف گاز استفاده می کنند. اکسیژن و بخار آب سریعتر از نیتروژن از دیواره غشاء نفوذ می کند و جریانی غنی از نیتروژن ایجاد می کند.

ویژگی های کلیدی عبارتند از:

  • خلوص نیتروژن: 95% تا 99.5٪
  • بدون نیاز به قطعات متحرک یا دوچرخه سواری
  • هزینه های نگهداری کمتر
  • بهترین برای: نیازهای خلوص کمتر، سکوهای فراساحلی، مکان های دوردست
ویژگی ژنراتورهای PSA ژنراتورهای غشایی
حداکثر خلوص 99.999% 99.5%
قطعات متحرک بله (دریچه ها) خیر
بهره وری انرژی بالاتر پایین تر
هزینه اولیه بالاتر پایین تر
تعمیر و نگهداری متوسط حداقل
مقایسه PSA و فناوری های تولید نیتروژن غشایی

کاربردهای صنعتی

ژنراتورهای نیتروژن عملکردهای حیاتی را در صنایع مختلف انجام می دهند که در آن جو بی اثر، حفظ محصول یا کاربردهای ایمنی نیاز به تامین نیتروژن قابل اعتماد دارند.

صنایع غذایی و آشامیدنی

بسته بندی با اتمسفر اصلاح شده (MAP) از نیتروژن برای جابجایی اکسیژن استفاده می کند و عمر مفید را افزایش می دهد. 200-400٪ برای محصولاتی مانند قهوه، آجیل و میوه های خشک. کارخانه های آبجوسازی از نیتروژن برای پوشش مخازن و کربناته کردن استفاده می کنند که مصرف آن تا 500 متر مکعب در روز در عملیات های متوسط

تولید قطعات الکترونیک

کوره های لحیم کاری موجی و جریان مجدد به اتمسفر نیتروژن نیاز دارند خلوص 99.99 درصد برای جلوگیری از اکسیداسیون در هنگام مونتاژ PCB. یک خط SMT معمولی 50-100 متر مکعب نیتروژن در ساعت مصرف می کند، که تولید در محل را از نظر اقتصادی برای تاسیسات با حجم بالا ضروری می کند.

فرآوری دارویی و شیمیایی

پوشش راکتور، خشک کردن محصول و پاکسازی خط لوله به محیط های نیتروژن کنترل شده نیاز دارد. امکانات دارویی اغلب نیاز دارند خلوص 99.5-99.9٪ با مستنداتی که FDA 21 CFR قسمت 11 الزامات مربوط به سوابق الکترونیکی را برآورده می کند.

صنعت نفت و گاز

تصفیه خط لوله، آزمایش فشار، و کاربردهای بهبود یافته بازیافت نفت، حجم عظیمی از نیتروژن را مصرف می کند. سکوهای فراساحلی به دلیل وجود آنها به طور فزاینده ای از ژنراتورهای غشایی استفاده می کنند طراحی قطعات متحرک صفر و مقاومت در برابر حرکت و ارتعاش.

پردازش فلزات و عملیات حرارتی

در عملیات برش لیزری، لحیم کاری و بازپخت از نیتروژن برای جلوگیری از اکسیداسیون و تشکیل رسوب استفاده می شود. یک دستگاه برش لیزری می تواند مصرف کند 20-40 متر مکعب در ساعت با خلوص 99.999٪ برای کاربردهای فولاد ضد زنگ.

مزایای هزینه و تجزیه و تحلیل ROI

مورد مالی برای مولدهای نیتروژن بر حذف هزینه های مکرر عرضه و بهبود انعطاف پذیری عملیاتی متمرکز است.

هزینه های عملیاتی مقایسه ای

برای یک تسهیلات مصرفی 100 متر مکعب نیتروژن روزانه ، هزینه های سالانه به شرح زیر تقسیم می شود:

  • تحویل سیلندر: 30000-45000 دلار در سال
  • تحویل فله نیتروژن مایع: سالانه 18000-25000 دلار
  • ژنراتور PSA در محل: 8000-12000 دلار سالانه (تعمیر و نگهداری برق)

با هزینه های سیستم معمولی از 25000 تا 150000 دلار بسته به ظرفیت و خلوص مورد نیاز، دوره بازپرداخت به طور متوسط 1.5 تا 3 سال برای عملیات مداوم است.

پس انداز پنهان

فراتر از کاهش هزینه مستقیم، ژنراتورهای نیتروژن موارد زیر را حذف می کنند:

  • هزینه های اجاره سیلندر و هزینه های دموراژ
  • توقف تولید ناشی از وقفه در عرضه
  • خطرات ایمنی ناشی از جابجایی سیلندر با فشار بالا
  • فضای ذخیره سازی مورد نیاز برای بانک های سیلندر
  • الفdministrative overhead for ordering and inventory management

اندازه سیستم و معیارهای انتخاب

اندازه مناسب مولد نیتروژن نیازمند تجزیه و تحلیل سه پارامتر حیاتی است: سرعت جریان، سطح خلوص و فشار عملیاتی.

محاسبه نرخ جریان

پیک مصرف ساعتی را با اندازه گیری میزان مصرف واقعی در شرایط حداکثر تولید محاسبه کنید. a اضافه کنید 20-30 درصد حاشیه ایمنی برای محاسبه رشد آتی و تغییرات فرآیند. سیستم ها از واحدهای کوچک 5 متر مکعب در ساعت تا تاسیسات صنعتی با تولید بیش از 10000 متر مکعب در ساعت را شامل می شوند.

الزامات خلوص

به جای تعیین بیش از حد، خروجی مولد را با نیازهای واقعی برنامه مطابقت دهید. هر 1% افزایش خلوص بالای 99% نیاز دارد 15-25 درصد انرژی بیشتر و تجهیزات بزرگتر سطوح خلوص رایج عبارتند از:

  • 95-97٪: باد لاستیک، پوشش عمومی
  • 99-99.5٪: بسته بندی مواد غذایی، اکثر فرآیندهای شیمیایی
  • 99.9-99.99٪: الکترونیک، برنامه های کاربردی دارویی
  • 99.999٪: برش لیزری، متالورژی تخصصی

الفir Compressor Requirements

مولدهای نیتروژن به هوای فشرده تمیز و خشک با حجم کافی نیاز دارند. به عنوان یک قاعده کلی، سیستم های PSA نیاز دارند 4-5 متر مکعب هوای فشرده برای تولید 1 متر مکعب نیتروژن با خلوص 99 درصد. سیستم های غشایی نیاز دارند 5-8 متر مکعب به ازای هر متر مکعب نیتروژن خروجی

ملاحظات تعمیر و نگهداری و عملیاتی

ژنراتورهای نیتروژن نیاز به تعمیر و نگهداری حداقل اما حیاتی برای اطمینان از عملکرد و طول عمر ثابت دارند.

تعمیر و نگهداری ژنراتور PSA

وظایف اصلی تعمیر و نگهداری عبارتند از:

  • تعویض المان پیش فیلتر هر 6-12 ماه
  • جایگزینی غربال مولکولی کربن هر 7-10 سال
  • بازرسی آب بند شیر سالانه
  • سه ماهه کالیبراسیون دستگاه آنالایزر اکسیژن

تعمیر و نگهداری ژنراتور غشایی

سیستم های غشایی حتی به مداخله کمتری نیاز دارند:

  • پیش فیلتر هر بار تغییر می کند 6-12 ماه
  • تعویض بسته نرم افزاری غشا 10-15 سال
  • بدون قطعات متحرک برای سرویس

مهم ترین عاملی که بر طول عمر تاثیر می گذارد کیفیت هوای فشرده است. آلودگی روغن و آب می تواند به طور دائمی به رسانه های جداسازی در عرض چند ماه آسیب برساند و تصفیه مناسب هوا را ضروری می کند.

مزایای زیست محیطی و ایمنی

تولید نیتروژن در محل اثرات زیست محیطی را در مقایسه با روش های تحویل سنتی کاهش می دهد و در عین حال ایمنی محل کار را بهبود می بخشد.

کاهش ردپای کربن

حذف سفرهای کامیون تحویل، انتشار CO2 را کاهش می دهد 60-80٪ در مقایسه با تحویل سیلندر. یک تاسیسات با استفاده از 100 متر مکعب روزانه تقریباً صرفه جویی می کند 15 تن CO2 در سال با اجتناب از انتشار گازهای گلخانه ای حمل و نقل.

بهبودهای ایمنی

تولید در محل خطرات سیلندر فشار بالا را حذف می کند و قرار گرفتن در معرض مایع برودتی را کاهش می دهد. ژنراتورهای نیتروژن در 7-10 بار در مقایسه با 200 بار برای سیلندرهای ذخیره سازی، به طور قابل توجهی خطرات خرابی فاجعه بار را کاهش می دهد. علاوه بر این، در دسترس بودن مداوم مانع از به تعویق انداختن رویه های ایمنی کارگران به دلیل کمبود گاز می شود.

توسعه های آینده و فناوری های نوظهور

فن آوری تولید نیتروژن با بهبود در بهره وری انرژی، اتوماسیون و قابلیت های یکپارچه سازی به تکامل خود ادامه می دهد.

نوآوری های اخیر شامل کمپرسورهای درایو با سرعت متغیر است که مصرف انرژی را کاهش می دهد 20-35٪ در طول عملیات بار جزئی، سیستم‌های نظارتی مجهز به اینترنت اشیا که نیازهای تعمیر و نگهداری را قبل از وقوع خرابی پیش‌بینی می‌کنند، و سیستم‌های ترکیبی ترکیبی از PSA و فناوری‌های غشایی برای بهینه‌سازی کارایی در پروفایل‌های مختلف تقاضا.

الفdvanced carbon molecular sieve formulations now achieve the same purity at lower pressure differentials, reducing compression energy requirements. Some manufacturers report 40 درصد صرفه جویی در مصرف انرژی در مقایسه با سیستم های یک دهه قبل در حالی که 30٪ فضای کمتری را اشغال می کردند.

با ما تماس بگیرید
$ $