Gerador de preparação de nitrogênio de separação de membrana de alta pureza

O núcleo do trabalho do gerador de preparação de nitrogênio de separação de membrana de alta pureza é usar a diferença de taxa de penetração da membrana de fibra de polímero em diferentes componentes de gás para alcançar a separação eficiente dos componentes de ar, todo o processo de produção de nitrogênio sem mudança de fase, só por meio de acionamento de pressão, com alta utilização de energia e características de processo simples.

Princípio básico: a magia da "penetração seletiva" de membranas poliméricas

　　Gerador de preparação de nitrogênio de separação de membrana de alta purezaO núcleo do trabalho é usar a diferença de taxa de penetração da membrana de fibra de polímero em diferentes componentes de gás, para alcançar a separação eficiente dos componentes de ar, todo o processo de produção de nitrogênio não precisa de mudança de fase, só por meio de acionamento de pressão, com alta taxa de utilização de energia e características de processo simples. A lógica central da tecnologia vem da "seletividade de penetração" - quando o ar comprimido flui através dos componentes da membrana, gases de pequenas moléculas no ar, como oxigênio, umidade e dióxido de carbono, devido à sua forte afinidade com o material da membrana, a taxa de penetração é rápida e pode atravessar rapidamente a parede da membrana; E as moléculas de nitrogênio devido ao grande diâmetro molecular, a fraqueza da afinidade com o material da membrana, a taxa de penetração é lenta, enriquecendo-se assim na extremidade de saída do componente da membrana para formar nitrogênio de alta pureza.

O fluxo de trabalho específico pode ser dividido em três fases principais: a primeira é a fase de pré-tratamento do ar, o ar ambiente é pressionado para 0,6-1,0 MPa após o filtro de ar de efeito inicial para remover poeira, partículas e outras impurezas sólidas. Compressão sem óleo é a chave para garantir a vida útil dos componentes da membrana e a pureza do nitrogênio, evitando eficazmente a poluição do vapor de óleo do material da membrana. O ar pressurizado entra em seguida no congelador e filtro de precisão, o congelador reduz a temperatura do ar para 2-5 ° C, permitindo que a umidade no ar condense em água líquida e seja separada, reduzindo o ponto de orvalho do ar para abaixo de -20 ° C; Os filtros de precisão removem ainda mais as traces de névoa de óleo, hidrocarbonetos e outras impurezas no ar, garantindo que a limpeza do ar que entra nos componentes de membrana atenda às normas ISO8573-1Class1.

O ar comprimido purificado profundamente entra na unidade de separação de membrana do núcleo, que é composta por centenas ou até milhares de membranas de fibras cavidades de polímeros com diâmetros de filamentos de apenas algumas centenas de micrômetros e paredes internas com estruturas microporosas de nanoescala. Quando o ar flui dentro do fio de membrana, componentes de penetração rápida como oxigênio, dióxido de carbono e outros passam pela parede da membrana para entrar no espaço entre o fio de membrana e a carcaça, sendo esvaziados diretamente como "gás de escape"; O nitrogênio é reunido como "gás de retenção" na extremidade do fio de membrana, após a regulação da válvula de estabilização da pressão, a pureza do nitrogênio do produto pode ser de até 95% -99,99%, transportado diretamente ao ponto de uso do gás ou armazenado no tanque tampão de reposição. Todo o processo é contínuo e ininterrupto, desde que haja entrada de ar comprimido, ou seja, produção sustentável de nitrogênio, para alcançar o "fornecimento de gás sob demanda".

Componente principal: configuração "núcleo rígido" para produção eficiente de gás

O desempenho do gerador de nitrogênio de separação de membrana depende diretamente da qualidade dos componentes principais, sua estrutura geral é modular, principalmente composta por quatro partes do sistema de pré-tratamento de ar, sistema de separação de membrana, sistema de controle e sistema auxiliar, cada componente trabalha em conjunto para garantir o funcionamento estável e eficiente do equipamento. Entre eles, os componentes de membrana são os componentes principais que determinam a eficiência da produção de nitrogênio e a pureza do nitrogênio, o material de membrana atual é poliimida (PI), polisulfuro (PSF) e outros materiais poliméricos, estes materiais têm boa estabilidade química, alta resistência a temperaturas e resistência mecânica, são capazes de trabalhar a longo prazo e estável em ambientes de alta pressão, com uma vida útil de até 3 a 5 anos.

O sistema de pré-tratamento de ar é a "barreira de proteção" do equipamento, além do filtro de efeito inicial, compressor de ar sem óleo, também está equipado com secador de adsorção (alguns modelos) e filtro de carvão ativo. O secador de adsorção adsorbe a umidade residual no ar através da peneira molecular, reduzindo ainda mais o ponto de orvalho abaixo de -40 ° C, evitando que a condensação da água no componente da membrana afete o desempenho da penetração; Os filtros de carvão ativo removem o vapor orgânico e o odor do ar, especialmente para áreas como alimentos, medicamentos e outros com requisitos especiais para a pureza do nitrogênio. Compressores de ar sem óleo são projetados com parafuso silencioso ou pistão, com controle de ruído operacional abaixo de 65dB (A), adaptados a ambientes sensíveis ao ruído como oficinas, laboratórios e outros.

O sistema de controle usa um controlador lógico programável PLC combinado com uma tela de toque para monitorar em tempo real parâmetros-chave como pureza de nitrogênio, fluxo e pressão e suportar a regulação de parâmetros com um clique. Quando a pureza do nitrogênio é inferior ao valor definido ou a pressão do sistema é anormal, o dispositivo emite automaticamente um alarme acústico e inicia os procedimentos de proteção adequados, como cortar a entrada de ar, reduzir a carga, etc., para evitar que o nitrogênio não qualificado afete a produção ou a experiência. Alguns modelos também suportam a função de monitoramento remoto, que carrega dados operacionais do dispositivo para a plataforma em nuvem através de módulos IoT, permitindo que os usuários vejam o estado do dispositivo em tempo real através de telefones ou computadores para operações remotas e resolução de problemas.

Os sistemas auxiliares incluem componentes como tanques de amortecedor de nitrogênio, válvulas de regulação de pressão e medidores de fluxo. O papel do tanque tampão é estabilizar a pressão de saída de nitrogênio, evitando que as flutuações de pressão afetem o equipamento de gás; A válvula de regulação de pressão pode ajustar com precisão a pressão de saída de nitrogênio de acordo com as necessidades de gás, adaptando-se a diferentes requisitos de pressão; O medidor de fluxo mostra a produção de nitrogênio em tempo real para facilitar a contabilidade de custos e o gerenciamento do uso.

　　Gerador de preparação de nitrogênio de separação de membrana de alta purezaVantagem tecnológica: Competitividade essencial para adaptação a vários cenários

Em comparação com os métodos tradicionais de produção de nitrogênio e equipamentos de produção de nitrogênio PSA, o gerador de nitrogênio de separação de membrana apresenta vantagens únicas em termos de estrutura, desempenho, operação e manutenção, tornando-o altamente competitivo em cenários de demanda de nitrogênio de baixa e média pureza. Em termos de estrutura e implantação, sua característica é compacto e leve, devido ao sistema de comutação de torre de adsorção sem equipamento PSA, o volume do equipamento pode ser reduzido em mais de 30%, ocupando uma área de apenas 0,2-0,8 ㎡, o modelo leve de apenas algumas dezenas de quilos, pode ser colocado diretamente ao lado da linha de produção, do lado da mesa de trabalho do laboratório, ou mesmo através da instalação fixa do suporte, especialmente adequado para cenários de espaço pequeno. Alguns modelos móveis também estão equipados com rodas multidirecionais que permitem movimentação flexível de acordo com as necessidades de produção para fornecer gás compartilhado em várias estações.

A tecnologia de separação de membrana apresenta vantagens significativas em termos de estabilidade operacional e custos de manutenção. O equipamento não tem componentes móveis (exceto o compressor de ar), não há flutuações de pressão e choques durante a troca de torre de adsorção do equipamento PSA, o funcionamento é mais suave e a taxa de falhas pode ser reduzida em mais de 60%. Em termos de manutenção, seu consumível principal é apenas o elemento de filtro e o componente de membrana, o elemento de filtro é substituído a cada 3-6 meses, a operação é simples sem necessidade de profissionais técnicos; A vida útil dos componentes de membrana é de 3 a 5 anos, muito maior do que a peneira molecular do equipamento PSA (1 a 2 anos), com custos de manutenção a longo prazo mais baixos. Tome um modelo de produção de gás de 10m3 / h, por exemplo, o custo de manutenção anual é de apenas 2000-3000 yuans, menos de 5% do custo de aquisição de nitrogênio engarrafado tradicional.

Em termos de regulação de parâmetros de nitrogênio e adaptabilidade ambiental, os geradores de nitrogênio de separação de membrana também são excelentes. A pureza do nitrogênio pode ser controlada de forma flexível através da regulação da pressão e do fluxo de entrada, de 95% a 99,99% de forma contínua, para atender às necessidades de diferentes cenários - como embalagens de alimentos com pureza de 95% e proteção de componentes eletrônicos com pureza de 99,99%. Em termos de adaptabilidade ambiental, o equipamento pode operar de forma estável em uma ampla gama de temperatura de -10 ℃ -45 ℃ com umidade relativa de 30% -90%, sem necessidade de uma sala de termostato dedicada; Alguns modelos de uso ao ar livre também têm design à prova de chuvas tempestuosas e poeira para se adaptar a ambientes de trabalho ao ar livre difíceis, como campos petrolíferos e minas.