Instalaţii de azot - instalaţii pentru producerea azotului . În țările industrializate, fabricile de azot cu membrană au înlocuit aproape complet metodele alternative de producere a azotului tehnic în cazurile în care nu sunt necesare volume mari și puritate ridicată.
Procesul de separare prin adsorbție a mediilor gazoase în instalațiile de azot se bazează pe fenomenul de legare de către o substanță solidă, numită adsorbant, a componentelor individuale ale unui amestec de gaze. Acest fenomen se datorează forțelor de interacțiune dintre gaz și moleculele adsorbante.
Instalațiile de azot funcționează pe baza tehnologiei de adsorbție, bazată pe dependența diferită a ratei de absorbție a componentelor individuale ale amestecului de gaze de presiune și temperatură. Dintre mai multe tipuri de instalații de adsorbție pentru producția de azot, cele mai răspândite în lume sunt instalațiile de adsorbție cu variație de presiune (instalații PSA sau PSA).
Schema de organizare a procesului utilizată în instalațiile de azot cu astfel de sisteme se bazează pe reglarea vitezei de absorbție a componentelor amestecului de gaze care se separă și regenerarea adsorbantului prin modificarea presiunii în două adsorbante - vase care conțin adsorbantul. Acest proces are loc la o temperatură apropiată de temperatura camerei. Atunci când se utilizează această schemă, azotul este produs de plantă la o presiune peste presiunea atmosferică.
Procesul de adsorbție prin fluctuație de presiune (PSA) în fiecare dintre cei doi absorbanți constă în două etape. În stadiul de absorbție, adsorbantul captează predominant unul dintre componentele amestecului de gaze cu producerea de azot de produs. În etapa de regenerare, componenta absorbită este eliberată din adsorbant și descărcată în atmosferă. Procesul se repetă apoi de mai multe ori.
Plantele cu azot fac posibilă obținerea de azot cu o puritate de până la 99,9995%. O astfel de puritate a azotului poate fi obținută și prin sisteme criogenice, dar ele sunt mult mai complicate și justificate doar cu un volum de producție foarte mare.
Principiul de funcționare al sistemelor cu membrană este diferența în viteza de penetrare a componentelor gazului prin substanța membranei. Forța motrice din spatele separării gazelor este diferența de presiuni parțiale pe diferite părți ale membranei.
De la apariția instalațiilor de azot bazate pe tehnologia de separare a gazelor prin membrană, caracteristicile membranelor utilizate au fost îmbunătățite continuu. O membrană modernă de separare a gazelor nu mai este o placă plată sau o peliculă, ci o fibră goală. Membrana cu fibre goale este formată dintr-o fibră polimerică poroasă cu un strat de separare a gazelor aplicat pe suprafața sa exterioară.
Din punct de vedere structural, membrana cu fibre goale este asamblată sub forma unui cartuș cilindric, care este o bobină cu o fibră polimerică înfășurată în jurul ei într-un mod special. Fluxul de gaz sub presiune este alimentat în mănunchiul de fibre membranare. Datorită diferitelor presiuni parțiale pe suprafețele exterioare și interioare ale membranei, fluxul de gaz se separă.
În unitățile de separare a gazelor nu există piese mobile, ceea ce asigură fiabilitatea instalațiilor. Membranele sunt foarte rezistente la vibrații și șocuri, inerte chimic la uleiuri și insensibile la umiditate și funcționează într-un interval larg de temperatură de la -40 °C la +60 °C. În funcție de condițiile de funcționare, resursa unității cu membrană este de la 130.000 la 180.000 de ore (15-20 de ani de funcționare continuă).
Dezavantajele plantelor cu azot cu membrană
Funcționarea instalațiilor criogenice de separare a aerului se bazează pe metoda de rectificare la temperatură joasă, care se bazează pe diferența de puncte de fierbere a componentelor aerului și diferența de compoziție a amestecurilor lichide și vapori aflate în echilibru. În procesul de separare a aerului la temperaturi criogenice, se realizează schimb de masă și căldură între fazele lichide și de vapori aflate în contact, constând din componente de aer. Ca urmare, faza de vapori este îmbogățită în componenta cu punct de fierbere scăzut (componentă având un punct de fierbere mai mic), iar faza lichidă este îmbogățită cu componenta cu punct de fierbere ridicat. Astfel, ridicând coloana de distilare, vaporii sunt îmbogățiți cu o componentă cu punct de fierbere scăzut - azot, iar lichidul care curge în jos este saturat cu o componentă cu punct de fierbere ridicat - oxigen.
Metoda criogenică este singura metodă care asigură puritatea ridicată a produselor de separare, ceea ce este important, cu un factor de recuperare ridicat, și orice cantitate de produs, ceea ce duce la o eficiență ridicată. În acest caz, metoda vă permite să obțineți simultan mai multe produse de separare și să obțineți produse atât sub formă de produse gazoase, cât și lichide. Astfel, tehnologia criogenică oferă o flexibilitate mai mare a tehnologiei.
Dezavantajele plantelor criogenice includ o perioadă mai lungă de pornire în comparație cu plantele de adsorbție și membrane. Din acest motiv, această metodă ar trebui utilizată pentru complexe mari staționare de mare productivitate, cu o perioadă lungă de funcționare continuă.