Azot Jeneratörü Nedir ? Nasıl Çalışır ?

Azot üretim teknolojisi söz konusu olduğunda, tesis içinde azot gazı üretmenin iki temel yöntemi vardır: Azot Ayırma Membranları ve Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA).

Her yaklaşımın kendine göre avantajları ve dezavantajları olmasına rağmen, membran bazlı jeneratörlerin yangın söndürme sektörü için ideal bir seçim haline getiren birkaç önemli avantaj vardır:

– Özel giriş besleme hava filtrasyonunda hava kurutucularına gerek yoktur
– Daha düşük ağırlık, daha küçük kurulu alan
– Basit Bakım/Onarım
– Endüstri standardı %98 azot sağlar

İki jeneratör türü arasındaki temel farkları daha iyi anlamak için öncelikle nitrojeni nasıl ürettiklerini anlamalısınız. Her iki jeneratör türü de basınçlı havadan yüksek saflıkta nitrojen gazı üretirken, bunu iki belirgin şekilde farklı şekilde yaparlar ve bu da nasıl tasarlandıkları ve bakımlarının nasıl yapıldığı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir.

 

Azot Jeneratörleri Nasıl Çalışır?

Membran Ayırma Azot Jeneratörü

Membran Ayırma tekniğini kullanan bir azot jeneratörünün kalbi, şaşırtıcı olmayan bir şekilde, ayırma membranıdır. Membran, basınçlı havanın içinden geçtiği binlerce içi boş liften oluşur. Her bir elyafın duvarları gaz moleküllerine geçirgendir, ancak bazı gazlar diğerlerinden daha kolay geçebilir. Oksijen, CO2 ve su buharı gibi bu ‘hızlı’ gazlar elyaf duvarlarından geçer ve atmosfere atılır. ‘Yavaş’ gaz olan azot, elyaf duvarından çok daha yavaş geçerek membran çıkışında yüksek saflıkta bir azot akışı üretir. Membranda hareketli parça yoktur, sadece basınçlı havanın basıncını ve akış hızını membrandan kontrol etmek yüksek saflıkta azot üretimiyle sonuçlanır.

Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA) Azot Jeneratörü

PSA nitrojen jeneratörleri, kaynak basınçlı havadan oksijeni ayırmak için Karbon Moleküler Elek (CMS) malzemesini kullanır. CMS malzemesi, ince bir şekilde kontrol edilen gözenek boyutuna sahip gözenekli karbondan oluşur. Basınçlı hava malzemenin üzerinden geçerken, oksijen molekülleri gözeneklere emilir, daha büyük nitrojen molekülleri ise egzoz gazına geçebilir. Sonunda, CMS oksijen molekülleriyle doygun hale gelir ve gaz ayrımı artık gerçekleşmez.

Bu nedenle, PSA jeneratörleri her zaman iki veya daha fazla adsorpsiyon kolonuyla tasarlanır. Bir kolon gazı aktif olarak ayırırken, diğeri oksijeni ayırmak ve atık gaz olarak dışarı atmak için içinden yüksek saflıkta nitrojen geçirilerek rejenerasyona tabi tutulur. Jeneratör yaklaşık olarak her 60 saniyede bir iki kolon arasında geçiş yapar. İki adsorpsiyon kolonu arasında geçiş yapma ihtiyacı, ünitedeki potansiyel arıza noktalarını büyük ölçüde artıran çoklu otomatik kontrol vanalarına ihtiyaç duyulmasıyla sonuçlanır. Ek olarak, iki adsorpsiyon kolonu arasında geçiş sırasında sabit bir basınç ve akış hızı sağlamak için genellikle bir nitrojen tampon tankı gerekir.

Azot Jeneratörlerinin Nasıl Çalıştığına Dair Sıkça Sorulan Sorular

Hava kaynağımda hava kurutucusuna veya başka özel bir filtrelemeye ihtiyacım var mı?

Membran Ayırma: Her jeneratör, ayırma membranına girmeden önce hava akışından partikül, sıvı su ve taşınan hidrokarbonları gidermek için hat içi filtreleme içerir. ECS’nin kullandığı Air Products PRISM® membranları, su buharını filtrelemek için tasarlanmıştır ve ünitenin yukarısında soğutmalı veya kurutucu kurutucuya olan ihtiyacı ortadan kaldırır.

Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA): PSA üniteleri ayrıca CMS malzemesini korumak için genellikle kaynak hava hatlarındaki partiküllerin ve taşınan hidrokarbonların hat içi filtrelemesini içerir. Ancak, Air Products PRISM® membranlarının aksine, PSA ünitelerindeki CMS malzemesi gaz kaynağındaki su/su buharından olumsuz etkilenebilir. Su buharı ayrıca CMS malzemesi tarafından adsorbe edilir, bu da ayırma işleminin verimliliğini azaltır ve daha düşük saflıkta nitrojene neden olur.

Ek olarak, herhangi bir su taşınması veya adsorpsiyon tanklarında yoğuşma meydana gelirse, CMS malzemesi hasar görebilir. Sıvı su, CMS malzemesinin kanalize olmasına neden olabilir ve bu da yataktan uygunsuz hava akışına ve üretimin azalmasına yol açabilir. Bazı durumlarda, CMS onarılamayacak şekilde hasar görebilir ve komple değiştirilmesi gerekebilir. Bu nedenle, PSA jeneratörleri her zaman giriş gaz akışında bir soğutmalı hava kurutucusu gerektirecektir ve bu da başka bir potansiyel arıza noktasına ve artan elektrik tüketimine yol açacaktır.
 

İki azot üretim yönteminin boyut/ağırlık/ayak izi açısından herhangi bir fark var mı?

Membran Ayırma: Membran ayırma tekniği çok az hareketli parça gerektirdiğinden, CZM sistemlerini şu anda piyasadaki tüm nitrojen jeneratörlerinin en küçük ayak izine sahip olacak şekilde tasarlayabilmiştir. Ek olarak, ECS yangın söndürme sistemlerini etkisiz hale getirmek için bir doldurma ve temizleme yöntemi kullanır, nitrojen depolama/tampon tankına olan ihtiyacı ortadan kaldırır, ekipman ayak izini daha da azaltır ve önemli tasarruflar ve malzeme ve işçilik kurulum maliyetleri sağlar.

Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA): PSA yaklaşımının gerektirdiği ek kontroller, vanalar, adsorpsiyon yatakları, soğutmalı kurutucu ve nitrojen tampon tankı önemli ölçüde daha ağır ve daha hacimli ekipmanla sonuçlanır. Bu, daha yüksek kurulum maliyetleri ve kurulum noktasında daha büyük alan gereksinimleri ile sonuçlanır.

Ekipmanın beklenen kullanım ömrü nedir ve onarım maliyeti ne kadardır?

Membran Ayırma: Satılan diğer tüm ürünler gibi, azot membranlarının da birkaç üreticisi vardır, bazıları yüksek kaliteli bir ürün üretirken bazıları da değerli bir seçenek üretir. ECS, kuruluşundan bu yana mevcut teknolojinin en yüksek kalitesini temsil eden Air Products PRISM ® membranlarını kullanmıştır. Air Products, 1970’lerde azot membran ayırma teknolojisini icat etti ve bunu geliştirmeye devam etti.

Şu anda, membranları %100 görev döngüsünde yirmi (20) yıllık bir kullanım ömrü için tasarlanmıştır (yangın koruma endüstrisinde membranı %10’dan fazla görev döngüsünde kullanmayız). Bir membranı değiştirmenin maliyeti, azot jeneratörünün maliyetinin en fazla %25’idir. Ayrıca, sahada bir azot membranını değiştirmek için gereken işçilik asgari düzeydedir ve üniteyi tekrar çalışır hale getirmek ve yangın koruma sistemini tekrar hizmete sokmak için bir yangın söndürme tesisatçısı tarafından bir saat içinde gerçekleştirilebilir.

Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA): Çoğu PSA üreticisi, uygun bakım ve hava filtrasyonu yapılırsa CMS malzemesinin tipik olarak 20+ yıllık bir kullanım ömrüne sahip olduğunu bildirmektedir. Ancak, net olmayan şey, CMS’nin değiştirilmesinin yerinde personel tarafından yapılıp yapılamayacağı veya değiştirmeyi yapmak için bir üretici temsilcisinin gerekip gerekmediğidir. Çalışma, iki adsorpsiyon kolonunun sökülmesini, eski CMS malzemesinin çıkarılmasını ve kolonların yeni CMS malzemesiyle orijinal özelliklerine göre yeniden paketlenmesini içerecektir.

Yeniden paketlenmiş kolonların daha sonra uygun gaz ayrımının gerçekleştiğinden emin olmak için test edilmesi gerekir. Bu, ünite hizmet dışıyken gerçekleştirilmesi gereken emek yoğun bir uygulamadır ve kuru ve ön tepkili yangın söndürme sistemlerine denetleyici gazın kaybolmasına neden olur. CMS malzemesine ek olarak, PSA jeneratörlerinin ek karmaşıklığı, hem kontrol ekipmanlarında hem de iki adsorpsiyon kolonu arasındaki akışı değiştiren otomatik vanalarda ekipmana ek arıza noktaları ekler. Bu bileşenlerdeki herhangi bir arıza, sistemin hizmet dışı kalmasına neden olur.

 

İki tip azot jeneratörü arasında üretim hızı veya gaz saflığı açısından bir fark var mıdır?

Azot Ayırma Membranları tipik olarak %99,5’e kadar saflıkta azot üretebilirken, PSA azot jeneratörleri %99,9995’e kadar saflıklara ulaşabilir. Gerçekçi olarak, ikisi arasındaki potansiyel saflık farkının yangın söndürme endüstrisinde hiçbir önemi yoktur; burada %98 azot saflığı korozyon kontrolü için endüstri çapında standart haline gelmiştir.

Hava kompresörlerinde olduğu gibi, azot jeneratörleri de farklı azot üretim oranlarına sahip çok çeşitli modellerde gelir . CZM, tek bir küçük kuru boru sisteminden, tek bir azot jeneratörüyle beslenen 25+ sistemle korunan bir tesise kadar çok çeşitli uygulamaları karşılamak için geniş azot jeneratörü yelpazesine sahiptir.