Адсорбция — метод разделения газов или жидкостей путем поглощения частиц адсорбируемого вещества на поверхности адсорбента, простыми словами это такого рода сито которое задерживает одни частицы, а другие проходят дальше, происходит это за счет разности кинетического диаметра молекул. В случае разделения воздуха мы имеем два основных газа которые можем получить таким методом это кислород или азот (в некоторых случаях и аргон).
В сфере воздухоразделения установки работающие по принципу адсорбции могут обозначаться по-разному:
- КБА (Короткоцикловая безнагревная адсорбция);
- PSA (Pressure swing adsorption);
- КЦА (Короткоцикловая адсорбция);
- ВКЦА (Вакуумная короткоцикловая адсорбция);
- VPSA (Vacuum Pressure Swing Absorption).
В генераторах кислорода в качестве адсорбента используют синтетические цеолиты, для генераторов азота используют синтетические углеродные молекулярные сита (CMS).
При помощи адсорбционных генераторов можно получить следующие технические газы:
- Газообразный кислород – концентрация 90-95 и 99*%;
- Газообразный азот – концентрация 90-99,999%
Стандартная комплектация адсорбционной установки:
- Компрессор — служит для сжатия воздуха, как правило используется винтовой масло заполненный или без масляный компрессор;
- Осушитель сжатого воздуха — служит для удаления влаги из сжатого воздуха до точки росы +3 ОС;
- Система фильтров – служит для отчистки от микрочастиц масла, пыли и других загрязнений сжатого воздуха.
- Ресивер для сжатого воздуха — служит своего рода «буфером» сжатого воздуха для выравнивания давления на входе в адсорбционные колонны.
- Адсорбционный генератор – служи для разделения подготовленного сжатого воздуха на основные компоненты азот и кислород;
- Ресивер для сжатого продукционного газа (азота или кислорода) – служит для выравнивания скачков давления и частичного накопления.
Так же к представленной выше стандартной комплектации многие производители предлагают следующие дополнения:
- Дожимающий компрессор – для поднятия давления продукционного газа;
- Заправочная станция – комплекс оборудования, позволяющий заполнять стандартные баллоны сжатым газом под давлением до 200 Бар;
- Система доочистки — позволяет получить продукционный кислород или азота более высокой концентрации;
Преимущества и себестоимость
Основным преимуществом использования адсорбционных генераторов азота и кислорода является простота эксплуатации и себестоимость продукционного газа, а также снижение логистических рисков (в случае с применение газификаторов, криогенных цилиндров и баллонов).
Проведем грубое сравнение себестоимости продукционного газообразного азота с применением разных систем, средней производительности 70 м3/час:
- Криогенная установка АжА-0,07 – потребление электроэнергии на 1 м3 произведенного азота при чистоте 99.998% составляет – 1,33 кВт/ч., при стоимости 1 кВт/ч в 5 рублей, 1 м3 газообразного азота обойдется минимум в 6,65 руб/м3;
- Криогенный газификатор – при среднерыночной стоимости одной тонны жидкого азота** в ~ 14 000 рублей, стоимость 1 м3 газифицированного азота составит 17,5 руб/м3 ;
- Баллон с жатым азотом 150 атм. – средняя стоимость 1 баллона 300 руб, стоимость 1м3 газообразного азота из баллона составит 52 руб/м3;
- Адсорбционный генератор — потребление электроэнергии на 1 м3 произведенного азота при чистоте 99.998% составляет – 0,31 кВт/ч., при стоимости 1 кВт/ч в 5 рублей, 1 м3 газообразного азота обойдется минимум в 1,55 руб/м3;
Что касается эксплуатационных затрат — срок службы адсорбента зависит от условий эксплуатации, и в среднем достигает 5-7 лет, периодичность технического обслуживания генераторов один раз в год, в него входит:
- Замена фильтров сжатого воздуха;
- Профилактика рефрижераторного осушителя;
- Проверку пневматических клапанов;
- Замену масла в компрессоре (если компрессор масло наполненный).
Стоимость всех работ редко превышает 5% стоимости всей системы за год.
Таким образом по сравнению с другими источниками средней производительности технических газов адсорбционные генераторы являются наиболее выгодными и их применение в производстве дает значительные преимущества и самостоятельность предприятия.