ژنراتور نیتروژن

ژنراتور نیتروژن (Nitrogen Generator) هوایار به روش PSAطراحی شده است. نیتروژن 78٪ از جو را تشکیل داده و شکل مایع آن سبک تر از آب و شکل گازی آن، سبک تر از هوا است. دارای حلالیت پایین در آب است. این گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه نقش مهمی در صنایع مختلف از قبیل صنایع شیمیایی، آفت کش ها، صنعت سیمان، صنعت کاغذ، صنعت داروسازی، مواد غذایی و صنایع ساخت نوشابه، صنعت هوانوردی، صنعت الکترونیک، صنعت بافندگی و غیره بازی می کند … و هر صنعتی که از نیتروژن استفاده می کند نیاز به ژنراتور نیتروژن دارد.

تولید نیتروژن به روش PSA

دراین روش که یکی از متداول‌ترین روش‌های تولید نیتروژن می‌باشد. ابتدا هوای فشرده‌ی تولید شده توسط کمپرسور پس از عبور از تجهیزاتی همچون درایر و فیلترها، رطوبت و آلودگی خود را از دست داده وسپس هوای کاملاً خشک و فشرده وارد برج‌های ژنراتور نیتروژن می‌شود. ژنراتور نیتروژن از حداقل دو برج تشکیل شده است که برج‌های آن حاوی کربن‌های مخصوصی بنام کربن مولکولارسیو با سطوح متخلخل کاملاً منظم با قطر حفره‌های 4 انگسترومی هستند از آنجا که قطر مولکولی اکسیژن 3.8 انگستروم و قطر مولکولی نیتروژن 4.2 انگستروم می‌باشد مولکول‌های ریزتر اکسیژن در زمانی که برج‌های ژنراتور نیتروژن تحت فشار قرار می‌گیرند توان نفوذ به داخل حفره‌های ریز 4 انگسترومی کربنی را یافته و در ان به دام می‌افتند و بنابراین مولکول‌های نیتروژن از لابلای مواد کربنی با خلوص معینی ازبالای برج ژنراتور نیتروژن خارج می‌شوند.
و پس از طی مدت معینی بسته به اندازه ژنراتور نیتروژن و دبی خروجی، CMS ها از اکسیژن اشباع می‌شوند و باید با خالی شدن هوای فشرده داخل برج ها، از منافذ کربنی بیرون امده و از مسیر سایلنسر موجود در در ژنراتور نیتروژن خارج شوند. فرآیند احیا به ژنراتور نیتروژن کمک می‌کند تا برجی که اکسیژن را جذب و اشباع شده مجدداً شرایط خود را باز یافته و آماده‌ی تولید نیتروژن شود بنابراین همواره در تولید نیتروژن با پکیج PSA ، در هر دستگاه حداقل از دو برج استفاده می‌شود که در زمانیکه یک برج در حال احیا شدن است برج دوم عمل تولید نیتروژن را انجام دهد و کنترل ولوها و باز و بسته شدن آنها توسط سیستم کنترل دستگاه انجام می‌گیرد.

میزان دبی و خلوص تولید شده در ژنراتور نیتروژن های شرکت هوایار بسیار متنوع بوده و این شرکت در محصولات روتین خود نیتروژن سازهایی با فلوی تا Sm ³/hr 5000 و میزان خلوص تا 99.9999 تولید و استحصال می‌نماید.
در ژنراتور نیتروژن فشار هوای ورودی دستگاه تا میزان حداکثر 10 بار گیج مجاز می‌باشد و این ژنراتور نیتروژن قادر به تولید نیتروژن از 5 بار گیج تا 8 بارگیج را دارند.

نکته: در این روش فرآوری و خشک بودن هوای فشرده ورودی بسیار مهم بوده و چنانچه از فیلترهای مناسب استفاده نشود رطوبت و بخصوص روغن معلق در هوای فشرده ورودی ژنراتور نیتروژن به سرعت وارد در ژنراتور نیتروژن شده و منافذ کربن را می‌پوشاند و ازجذب اکسیژن توسط مواد CMS موجود در دستگاه جلوگیری کرده و در نتیجه مواد CMS ژنراتور نیتروژن را تخریب و بشدت خلوص نیتروژن خروجی را کاهش می‌دهد.

روش جدایش نیتروژن از هوا توسط مواد جاذب

قبل از اینکه به جزییات جدایش اکسیژن از هوا بپردازیم، لازم است با دو مفهوم مهم Adsorption و Absorption و تفاوت آنها آشنا شویم. در فرآیند جدایش اکسیژن و یا نیتروژن از هوا مولكولهای نيتروژن و یا اکسیژن بطور شيميايی به جاذب می‌چسبند ولی خواص فيزيكی و ساختار صلب زئوليت را تغيير نمی‌دهند كه اين مكانيزم را پلنت جذب سطحی (Adsorption) می‌نامند. در صورتی كه جذب منجر به تغيير خواص فيزيكی شود اين مكانيزم را (Absorption) می‌نامند، مانند جذب آب به دستمال كاغذی كه منجر به تغيير خواص فيزيكی دستمال می‌گردد.
روش جذب مولکول‌ها و تولید نیتروژن و اکسیژن در دستگاه‌های PSA به روش جذب سطحی (Adsorption) صورت می‌گیرد.
همانطور که می دانید در روش‌های تولید نیتروژن و اکسیژن به روش PSA، این محصولات با جدایش گازهای موجود در هوا به دست می‌آیند که جهت درک بهتر موضوع میزان گازهای موجود در هوا در شکل زیر قابل مشاهده می‌باشند:

Nitrogen – 78%
Oxygen – 20.9%
Argon – 0.9%
CO2 – 0.02%
,Other gasses: Hydrogen, neon, helium
krypton and xenon

نکته‌ای که همواره می‌بایست به آن توجه شود این است که مراحل جذب ترکیبات گازی موجود در هوا به ترتیب از مواد با قطبیت بالاتر آغاز می‌شود و آب،CO ، CO ₂و ترکیبات هیدروکربنی موجود در هوا زودتر از گازهای دیگر جذب مواد جاذب موجود در برج‌های دستگاه‌های اکسیژن ساز و نیتروژن ساز می‌شوند. خود دلیل واضحی است که می‌بایست از کیفیت هوای ورودی به دستگاه اطمینان حاصل کرد. زیرا عدم کنترل فشار و رطوبت ورودی به دستگاه منجر به تخریب مواد جاذب و کاهش خلوص دستگاه خواهد شد و یکی از عوامل شایع در تخريب جاذب، جذب آلاينده‌ها نظير آب و روغن به این مواد است كه با فيلتراسيون مناسب هوای فشرده ورودی و سرويس پيوسته فيلترها می‌توان مانع اين تخريب شد.

تخريب مكانيكی، شكستن و پودر شدن جاذب‌ها می‌تواند به دليل فرسايش و سائيدگی ناشی از عبور جريان هوا، پایین بودن سطح مواد و بارهای ديناميكی فشاری وارد بر اين جاذب‌ها نیز اتفاق بیافتد.

برای هر دو مدل اکسیژن ساز و نیتروژن ساز کیفیت هوای وردی به دستگاه ژنراتور می‌بایست براساس استاندارد ISO 8573 حداقل کلاس 2.4.1 را دارا باشد.

ISO 8573-1 Quality classes

Quality Classes	Pollutionparticle Size(μm)	Pollution Max Concentration (mg/m ³)	Watermax pressure dew point ( ^oC)	Oil max. concentration (mg/m ³)
1	0.1	0.1	-70	0.01
2	1	1	-40	0.1
3	5	5	-20	1.0
4	15	8	+3	5.0
5	40	10	+7	25
6	–	–	+10	–

Example: Compressed air quality class2.2.2.
(pollution: particles 1μm and1mg/m ³, Water: -40 ^oC pressure dew point, Oil: 0.1 mg/m ³)

جهت دانلود کاتالوگ ژنراتور نیتروژن کلیک کنید.

مزایای استفاده از ژنراتور نیتروژن

بهره گیری از مدرن ترین ژنراتور نیتروژن
بهره گیری از CMS و زئولیت (با حداقل 10 سال طول عمر) .
عملکرد 100٪ خودکار بدون نیاز به اپراتور.
دارای PLC با امکان نمایش درصد خلوص، فشار و ظرفیت نیتروژن تولیدی و نمایش روند به طور کامل در صفحه نمایش لمسی.
دارای آنالیز اکسیژن با عمر دائم (بدون نیاز به جایگزین).
نیاز به حداقل انرژی با توجه به بهره گیری از کمترین فاکتور هوا در میان تمام تولید کنندگان ژنراتور نیتروژن در اروپا.
امکان کنترل دستگاه به منظور اطمینان از خلوص خروجی دستگاه جهت جلوگیری از خروج نیتروژن با خلوص کمتر از میزان مورد نیاز.

سوالات متداول

PSA تکنولوژی و روشی است که برای جداسازی گاز خاصی از مخلوط گازی استفاده می‌شود. این جدایش در فشار معین و توسط جاذب فیزیکی خاص صورت می‌گیرد. در تولید اکسیژن به روش PSA از جاذب فیزیکی خاص با نام زئولیت (Zeolite) یا مولکولارسیو 13X استفاده می‌شود.

گاز نیتروژن تولید شده به روش PSA در صنایع مختلفی کاربرد دارند که برش لیزری، بسته‌بندی مواد غذایی، تولید قهوه، صنایع شیمیایی، صنایع الکترونیکی، تولید نوشیدنی‌ها، صنایع نفت و گاز، آزمایشگاه‌ها، جلوگیری از آتش‌سوزی و آتش‌نشانی، صنایع دارویی، صنایع دریایی و مصارف عمومی از آن جمله‌اند.

1. تولید گاز نیتروژن به روش جذب نوسان فشار (PSA) این روش تولید گاز نیتروژن به توانایی مواد جاذب در جداسازی اجزای تشکیل دهنده مخلوط‌های گازی متکی است. جذب نوسان فشار یک فرآیند ساخت نیتروژن دو مرحله‌ای است که شامل جذب و دفع همزمان در برج‌های مولد است.
2. تولید نیتروژن غشایی در روش تولید نیتروژن غشایی، از یک غشای نیمه تراوا برای جداسازی جریان هوا به گازهای تشکیل دهنده آن استفاده می‌شود. جریان هوای مورد نظر می‌تواند سرعت‌های مختلفی داشته باشد. از ماژول غشای الیاف تو خالی به منظور تسهیل در سرعت‌های نفوذ بالاتر استفاده شده تا یک مساحت سطح بزرگ‌تری برای جریان گاز فراهم شود.
3. تولید نیتروژن به روش تقطیر جز به جز تقطیر جز به جز، یک روش بسیار موثر در تولید نیتروژن برای مصارف صنعتی است. در این فرآیند فوق سرد سازی هوا تا نقطه مایع شدن آن انجام می‌شود. سپس، اجزای تشکیل دهنده آن در نقاط جوش خود تقطیر می‌شوند. اگر چه این فرآیند موجب تولید نیتروژن با خلوص بالا می‌شود اما به طور کلی هزینه بیشتری نسبت به روش‌های تولید جذب نوسان فشار و یا نیتروژن غشایی دارد.