Kväveanläggningar - anläggningar för framställning av kväve . I industriländer har membrankväveanläggningar nästan helt ersatt alternativa metoder för att producera tekniskt kväve i de fall där stora volymer och hög renhet inte krävs.
Processen för adsorptionsseparation av gasformiga medier i kväveanläggningar är baserad på fenomenet att binda av en fast substans, kallad adsorbent, av enskilda komponenter i en gasblandning. Detta fenomen beror på växelverkan mellan gas och adsorbentmolekyler.
Kväveanläggningar arbetar på basis av adsorptionsteknik, baserat på det olika beroendet av absorptionshastigheten för enskilda komponenter i gasblandningen på tryck och temperatur. Bland flera typer av adsorptionsanläggningar för produktion av kväve är de mest utbredda i världen trycksvängningsadsorptionsanläggningar (PSA- eller PSA-anläggningar).
Processorganisationsschemat som används i kväveanläggningar med sådana system är baserat på att reglera absorptionshastigheten för komponenterna i gasblandningen som separeras och regenereringen av adsorbenten genom att ändra trycket i två adsorbenter - kärl som innehåller adsorbenten. Denna process äger rum vid en temperatur nära rumstemperatur. När du använder detta schema produceras kväve av anläggningen vid ett tryck över atmosfärstrycket.
Processen med trycksvängadsorption (PSA) i var och en av de två adsorberarna består av två steg. Vid absorptionsstadiet fångar adsorbenten övervägande en av komponenterna i gasblandningen med produktion av produktkväve. Vid regenereringsstadiet frigörs den absorberade komponenten från adsorbenten och släpps ut i atmosfären. Processen upprepas sedan många gånger.
Kväveväxter gör det möjligt att få kväve med en renhet på upp till 99,9995 %. Sådan renhet av kväve kan också erhållas med kryogena system, men de är mycket mer komplicerade och motiverade endast med en mycket stor produktionsvolym.
Funktionsprincipen för membransystem är skillnaden i penetrationshastigheten för gaskomponenter genom membransubstansen. Den drivande kraften bakom gasseparationen är skillnaden i partialtryck på olika sidor av membranet.
Sedan tillkomsten av kväveanläggningar baserade på membrangasseparationsteknologi har egenskaperna hos de använda membranen kontinuerligt förbättrats. Ett modernt gasseparationsmembran är inte längre en platt platta eller film, utan en ihålig fiber. Hålfibermembranet består av en porös polymerfiber med ett gasseparationsskikt applicerat på dess yttre yta.
Strukturellt är det ihåliga fibermembranet sammansatt i form av en cylindrisk patron, som är en spole med en polymerfiber lindad runt den på ett speciellt sätt. Gasflödet under tryck matas in i knippet av membranfibrer. På grund av olika partialtryck på membranets yttre och inre ytor separeras gasflödet.
Det finns inga rörliga delar i gasseparationsenheterna, vilket säkerställer tillförlitligheten hos installationerna. Membranen är mycket motståndskraftiga mot vibrationer och stötar, kemiskt inerta mot oljor och okänsliga för fukt, och fungerar i ett brett temperaturområde från -40 °C till +60 °C. Med förbehåll för driftsförhållandena är membranenhetens resurs från 130 000 till 180 000 timmar (15-20 års kontinuerlig drift).
Nackdelar med membrankväveväxter
Driften av kryogena luftseparationsanläggningar är baserad på lågtemperatur-rektifikationsmetoden, som är baserad på skillnaden i luftkomponenternas kokpunkter och skillnaden i sammansättningen av vätske- och ångblandningar i jämvikt. I processen för luftseparation vid kryogena temperaturer utförs massa och värmeväxling mellan vätske- och ångfaserna i kontakt, bestående av luftkomponenter. Som ett resultat anrikas ångfasen i den lågkokande komponenten (komponenten som har en lägre kokpunkt), och den flytande fasen anrikas på den högkokande komponenten. Sålunda, när den stiger upp i destillationskolonnen, berikas ångan med en lågkokande komponent - kväve, och vätskan som strömmar ner är mättad med en högkokande komponent - syre.
Den kryogena metoden är den enda metoden som ger hög renhet av separationsprodukterna, vilket är viktigt, med hög återvinningsfaktor, och vilken mängd produkt som helst, vilket leder till hög effektivitet. I det här fallet låter metoden dig samtidigt få flera separationsprodukter och få produkter både i form av gas och flytande produkter. Således ger kryogen teknologi en högre teknisk flexibilitet.
Nackdelarna med kryogena växter inkluderar en längre uppstartsperiod jämfört med adsorptions- och membrananläggningar. Av denna anledning bör denna metod användas för stora stationära komplex med hög produktivitet med en lång period av kontinuerlig drift.