Nitrogén berendezések -- nitrogén előállítására szolgáló létesítmények . Az iparosodott országokban a membránnitrogéngyárak szinte teljesen felváltották a műszaki nitrogén előállításának alternatív módszereit olyan esetekben, amikor nincs szükség nagy mennyiségre és nagy tisztaságra.
A gáznemű közegek adszorpciós elválasztásának folyamata a nitrogénüzemekben azon a jelenségen alapul, hogy egy szilárd anyag, az úgynevezett adszorbens megköti a gázkeverék egyes komponenseit. Ez a jelenség a gáz és az adszorbens molekulák kölcsönhatási erőinek köszönhető.
A nitrogénüzemek adszorpciós technológia alapján működnek, amely a gázelegy egyes komponenseinek abszorpciós sebességének nyomástól és hőmérséklettől való eltérő függőségén alapul. A nitrogén előállítására szolgáló adszorpciós üzemek többféle típusa közül a világon a legelterjedtebbek a nyomásingadozásos adszorpciós üzemek (PSA vagy PSA üzemek).
Az ilyen rendszerekkel működő nitrogénüzemekben alkalmazott folyamatszervezési séma az elválasztandó gázkeverék komponenseinek abszorpciós sebességének szabályozásán és az adszorbens regenerációján alapul, két adszorberben - az adszorbenst tartalmazó edényben - a nyomás változtatásával . Ez a folyamat szobahőmérséklethez közeli hőmérsékleten megy végbe. Ennek a sémának a használatakor a növény nitrogént állít elő a légköri nyomás feletti nyomáson.
A nyomásingadozási adszorpció (PSA) folyamata mind a két adszorberben két szakaszból áll. Az abszorpció szakaszában az adszorbens túlnyomórészt a gázelegy egyik komponensét megköti a termék nitrogéntermelésével. A regenerálási szakaszban az abszorbens komponenst felszabadítják az adszorbensből, és a légkörbe engedik. Ezután a folyamatot többször megismételjük.
A nitrogén növények akár 99,9995%-os tisztaságú nitrogén előállítását teszik lehetővé. Ilyen tisztaságú nitrogént kriogén rendszerekkel is el lehet érni, de ezek sokkal bonyolultabbak és csak nagyon nagy gyártási mennyiség mellett indokoltak.
A membránrendszerek működési elve a gázkomponensek membránanyagon keresztüli behatolási sebességének különbsége. A gázleválasztás hajtóereje a membrán különböző oldalain lévő parciális nyomáskülönbség.
A membrános gázleválasztó technológián alapuló nitrogénüzemek megjelenése óta a felhasznált membránok tulajdonságai folyamatosan javulnak. A modern gázleválasztó membrán már nem lapos lemez vagy film, hanem üreges szál. Az üreges szálas membrán porózus polimer szálból áll, amelynek külső felületére gázleválasztó réteg van felhordva.
Szerkezetileg az üreges szálas membrán hengeres kazetta formájában van összeállítva, amely egy tekercs, amelyre speciális módon polimer szál van feltekerve. A nyomás alatti gázáramot a membránszálak kötegébe táplálják. A membrán külső és belső felületén fellépő eltérő parciális nyomás miatt a gázáram elválik.
A gázleválasztó egységekben nincsenek mozgó alkatrészek, ami biztosítja a telepítések megbízhatóságát. A membránok nagyon ellenállnak a rezgéseknek és ütéseknek, kémiailag semlegesek az olajokkal szemben és érzéketlenek a nedvességre, és széles hőmérsékleti tartományban működnek, -40 °C és +60 °C között. A működési feltételektől függően a membránegység erőforrása 130 000-180 000 óra (15-20 év folyamatos működés).
A membránnitrogén növények hátrányai
A kriogén légleválasztó üzemek működése az alacsony hőmérsékletű rektifikációs módszeren alapul, amely a levegőkomponensek forráspontjainak különbségén, valamint az egyensúlyban lévő folyadék- és gőzkeverékek összetételének különbségén alapul. A kriogén hőmérsékleten történő levegőleválasztás során tömeg- és hőcsere történik az érintkező folyadék- és gőzfázis között, amely levegőkomponensekből áll. Ennek eredményeként a gőzfázis az alacsony forráspontú komponensben (alacsonyabb forráspontú komponensben), a folyadékfázis pedig a magas forráspontú komponensben gazdagodik. Így a desztillálóoszlopon felfelé emelkedve a gőz egy alacsony forráspontú komponenssel - nitrogénnel - dúsul, és a lefolyó folyadékot egy magas forráspontú komponenssel - oxigénnel - telítik.
A kriogén módszer az egyetlen olyan módszer, amely az elválasztási termékek nagy tisztaságát, ami fontos, magas visszanyerési tényezővel és tetszőleges mennyiségű termékkel biztosítja, ami nagy hatékonyságot eredményez. Ebben az esetben a módszer lehetővé teszi egyidejűleg több elválasztási termék előállítását, és mind gáz, mind folyékony termékek előállítását. Így a kriogén technológia nagyobb technológiai rugalmasságot biztosít.
A kriogén növények hátrányai közé tartozik az adszorpciós és membrános növényekhez képest hosszabb indítási idő. Emiatt ezt a módszert nagy, nagy termelékenységű álló komplexumok esetén kell alkalmazni, hosszú folyamatos működés mellett.