Принцип работы генераторов кислорода и азота.

Генераторы кислорода и генераторы азота предназначены для производства газообразного азота с чистотой 99,99% и выше, а так же кислорода с чистотой 95.5% из атмосферного воздуха  методом  коротко-цикловой адсорбции (PSA - ”PressureSwingAdsorption”). Особенности данного метода следующие: цикл процесса состоит из двух стадий – адсорбция и регенерация. На первой стадии (адсорбция) происходит поглощение адсорбентом одного из компонентов с получением первого продукционного потока. На второй стадии (регенерация) поглощенный компонент выделяется из адсорбента и выводится в качестве второго продукционного потока. Все стадии проходят при температуре окружающей среды при колебаниях давления от 3 до 10 атмосфер.

   Адсорбенты, применяемые в генераторах азота и кислорода.

В качестве адсорбентов в генераторах азота применяются  синтетические углеродные молекулярные сита (CMS). Величины адсорбции азота и кислорода на этих адсорбентах близки по значению, но скорость поглощения азота в десятки раз ниже скорости поглощения кислорода. Это связано с тем, что размер молекулы азота намного превосходит размер молекулы кислорода. При синтезе молекулярных сит подбирают такой размер входа в адсорбирующие поры, что бы молекулы кислорода проникали в них без труда, а молекулы азота задерживались. Разница в скоростях поглощения кислорода и азота адсорбентом и является основой процесса очистки воздуха от кислорода.

В генераторах кислорода применяются синтетические цеолиты. Величина адсорбции азота на цеолитах примерно в два раза выше, чем кислорода, что и является основой очистки воздуха от азота.

Основные характеристики генераторов

Знание основных характеристик газоразделительных генераторов поможет Вам определиться с необходимой Вам моделью.

Итак:
Производительность – количество продукционного газа (азота для азотных и кислорода для кислородных генераторов), вырабатываемого генератором в единицу времени. Наиболее распространенные единицы - нм3/ч (кубометры в час при нормальных условиях)
Концентрация – объемная доля азота (кислорода) в продукционном газе. Зависит от производительности генератора. Для азотных генераторов с уменьшением производительности концентрация азота достигает 99.999% и выше. Для кислородных генераторов максимальная концентрация кислорода составляет 95.5%, что объясняется похожими физическими свойствами кислорода и аргона, содержащегося в воздухе. Наилучший состав продукционного газа, вырабатываемого генератором кислорода: 95.5% кислорода и 4.5% аргона.
Степень извлечения – отношение производительности генератора по продукционному газу к расходу воздуха, выраженное в процентах. Важнейшая характеристика любого газогенератора. Т.к. степень извлечения зависит от концентрации продукционного газа, расчеты ведутся при определенной, заданной концентрации, называемой пороговой. Для генератора азота при пороговой концентрации 99.9% степень извлечения колеблется от 30% до 38%. Для генератора кислорода при пороговой концентрации 92% степень извлечения составляет величину не менее 7%.
Давление продукционного газа – давление, создаваемое продукционным газом в накопителе. Давление продукционного газа на 0.05-0.2 мПа ниже давления питающего воздуха. Оптимальное давление питающего воздуха для азотных генераторов составляет 0.8-1 мПа, для кислородных – 0.4-0.6 мПа.

Расход энергии.

Газоразделительный генератор расходует минимальное количество энергии – питание поступает только на автоматическую систему управления. Эти затраты пренебрежительно малы по сравнению с затратами энергии на сжатие питающего воздуха. Поэтому для расчета энергозатрат в кВтч на получение кубометра продукционного газа необходимо поделить мощность двигателя компрессора в кВтч на производительность генератора, выраженную в м3/ч. Для современных генераторов азота эта величина составляет 0.3-0.5 кВтч/м3 при концентрации 99%; для генераторов кислорода – 1.2-1.5 кВтч/м3.