窒素発生装置の仕組み: PSA と膜分離技術

窒素ガスの使用は、乾式パイプおよび予備火災スプリンクラー システムの腐食を防止する標準的な方法となっています。

システム配管内の酸素の存在を排除することで、腐食や堆積物の形成が最小限に抑えられます。これにより、漏れのリスクが軽減され、妨害物質の形成が防止されるため、火災発生時にシステムが設計どおりに動作することが保証されます。

一部の小規模システムでは窒素ボンベが窒素源として使用されていますが、頻繁にボンベを交換する必要があることと、圧力維持ガスの損失による誤作動のリスクにより、このアプローチの有効性は制限されます。むしろ、恒久的な窒素源として窒素発生装置を設置することが、新規および既存の設備の両方にとって好ましい方法となっています。

となると、窒素発生技術、現場で窒素ガスを生成するには、窒素分離膜と圧力スイング吸着 (PSA) という 2 つの主な方法があります。

各アプローチには長所と短所がありますが、いくつかの重要な利点があるため、ECS の膜ベースの発電機はスプリンクラー業界にとって理想的な選択肢となっています。{0}

- 特別な入口供給空気濾過ではエアドライヤーは必要ありません
- 軽量化、設置面積の縮小
- 簡単なメンテナンス/修理
- 業界標準の 98% 窒素を提供

2 種類の発電機の主な違いをより深く理解するには、まず窒素がどのように生成されるかを理解する必要があります。どちらのタイプの発電機も圧縮空気から高純度の窒素ガスを生成しますが、それを 2 つの明らかに異なる方法で行い、それが設計とメンテナンスの方法に大きな影響を与えます。

膜分離技術を使用した窒素発生装置の心臓部は、当然のことながら分離膜です。膜は数千本の中空繊維で構成されており、圧縮空気が通過します。各繊維の壁はガス分子を透過しますが、一部のガスは他のガスよりも容易に通過できます。酸素、CO2、水蒸気などの「速い」ガスは繊維の壁を通過して大気中に排出されます。 「遅い」ガスである窒素は、繊維壁をよりゆっくりと通過し、膜出口で高純度の窒素流を生成します。膜には可動部品がなく、膜を通る圧縮空気の圧力と流量を制御するだけで高純度の窒素が生成されます。

大気中には 78% の窒素が含まれており、PSA プロセスでは CMS を利用してこの窒素を空気から抽出します。

PSA プロセスは、カーボンモレキュラーシーブスと活性アルミナを充填した 2 つの容器で構成されます。

きれいな圧縮空気が 1 つの容器を通過し、純粋な窒素が生成ガスとして出てきます。

排気ガス（酸素）は大気中に排出されます。短い生成時間の後、モレキュラーシーブ床が飽和すると、プロセスは自動バルブによって窒素生成を他の床に切り替え、同時に飽和床を減圧して大気圧までパージして再生させます。

したがって、2 つの容器が窒素の生成と再生で交互に循環し続けるため、窒素ガスがプロセスに継続的に利用できるようになります。

空気供給にエアドライヤーやその他の特別な濾過が必要ですか?

膜分離:各発生器には、分離膜に入る前に空気流から微粒子、液体の水、キャリーオーバー炭化水素を除去するためのインラインろ過が含まれています。- ECS が使用する Air Products 膜は水蒸気を濾過するように設計されており、ユニットの上流に冷凍式または乾燥剤付きの乾燥機を設置する必要がありません。

圧力スイング吸着 (PSA):通常、PSA ユニットには、CMS 材料を保護するために、ソース エア ライン内の微粒子やキャリーオーバー炭化水素のインラインろ過も含まれています。{0}{1}ただし、Air Products の PRISM® 膜とは異なり、PSA ユニットの CMS 素材は、ガス源内の水/水蒸気によって悪影響を受ける可能性があります。水蒸気も CMS 材料に吸着されるため、分離プロセスの効率が低下し、窒素の純度が低下します。

さらに、残留水が存在したり、吸着タンク内で結露が発生したりすると、CMS 材料が損傷する可能性があります。液体の水は CMS 材料のチャネリングを引き起こし、ベッド内の空気の流れが不適切になり、生産量が減少する可能性があります。場合によっては、CMS が修復不可能なほど損傷し、完全な交換が必要になる場合があります。このため、PSA 発生器では常に入口ガス流に冷凍式エアドライヤーが必要となり、その結果、別の潜在的な故障点が発生し、電力消費量が増加します。

2 つの窒素生成方法のサイズ、重量、設置面積に違いはありますか?

膜分離:膜分離技術では必要な可動部品が非常に少ないため、ECS は現在市場にある窒素発生装置の中で設置面積が最小になるようにシステムを設計することができました。さらに、ECS は充填およびパージ方式を使用して消火スプリンクラー システムを不活性化し、窒素貯蔵/バッファ タンクの必要性を排除し、装置の設置面積をさらに削減し、材料費と人件費の大幅な節約と設置コストを実現します。

圧力スイング吸着 (PSA):PSA アプローチに必要な制御装置、バルブ、吸着床、冷凍乾燥機、窒素バッファー タンクが追加されるため、装置は大幅に重くなり、かさばります。その結果、設置コストが高くなり、設置時に必要なスペースも大きくなります。

機器の予想寿命はどのくらいですか?また、その結果として発生する修理費用はいくらですか?

膜分離:販売されている他の製品と同様に、窒素膜のメーカーも複数あり、高品質の製品を製造しているメーカーもあれば、価値のあるオプションを製造しているメーカーもあります。{0}} ECS は創業以来、利用可能な技術の中で最高品質を代表する Air Products PRISM® メンブレンを使用してきました。 Air Products は 1970 年代に窒素膜分離技術を発明し、その技術の改良を続けてきました。

現在、同社の膜は 100% のデューティ サイクルで 20 年の期待寿命を想定して設計されています (防火業界では、10% 以下のデューティ サイクルで膜を使用しています)。膜の交換コストは、窒素発生装置のコストの最大 25% です。さらに、現場での窒素膜の交換にかかる労力は最小限であり、防火スプリンクラー整備士が 1 時間以内にユニットを再稼働させ、防火システムを稼働状態に戻すことができます。

圧力スイング吸着 (PSA):ほとんどの PSA メーカーは、適切なメンテナンスと空気ろ過が行われた場合、CMS 材料の一般的な寿命は 20+ 年であると報告しています。ただし、明らかではないのは、CMS の交換がオンサイト担当者によって実行できるのか、それともメーカーの担当者が交換を実行する必要があるのか​​ということです。この作業には、2 つの吸着カラムの分解、古い CMS 材料の除去、および新しい CMS 材料でカラムを元の仕様に再充填することが含まれます。

再充填されたカラムは、適切なガス分離が行われていることを確認するためにテストする必要があります。これは、ユニットが稼働していないときに実行する必要がある労力のかかる作業であり、その結果、乾式スプリンクラー システムと予備火災スプリンクラー システムへの監視ガスが失われます。 CMS 材料に加えて、PSA 発生装置の複雑さが増すと、制御装置と 2 つの吸着カラム間で流れを切り替える自動バルブの両方に、装置の故障点が追加されます。これらのコンポーネントに障害が発生すると、システムは停止します。

2 種類の窒素発生装置の間に、生成速度やガス純度に違いはありますか?

窒素分離膜は通常、最大 99.5% の純度で窒素を生成できますが、PSA 窒素発生装置は最大 99.9995% の純度を達成できます。現実的には、この 2 つの潜在的な純度の違いは、防火スプリンクラー業界では重要ではありません。98% の窒素純度が腐食制御の業界全体の標準となっています。-

エアコンプレッサーと同様に、窒素発生装置にも窒素生成速度が異なるさまざまなモデルがあります。 ECS には、単一の小さなドライ パイプ システムから、すべて単一の窒素発生器によって供給される 25+ システムによって保護される施設まで、幅広い用途に対応する 8 台の窒素発生器があります。 ECS は、発電機のサイジングを行う際に、NFPA 13 と NFPA 25 の両方の許容リーク率を考慮して、システムの需要に常に対応できるようにします。

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PSA窒素発生器に加えて、当社はVPSA酸素発生器、PSA酸素発生器、貯蔵タンク、熱交換器およびその他の製品も製造しています。 psa 窒素システムまたはその他の製品にご興味がございましたら、お気軽にメールをお送りください。sales@gneeheatex.com。喜んで対応させていただきます。

よくある質問

PSA窒素発生装置とは何ですか?

PSAは圧力スイング吸着の略です。これは、専門的な目的で窒素または酸素を生成するために使用できる技術です。まず、タンク A は吸着フェーズにあり、タンク B は再生されます。第 2 段階では、両方の容器の圧力が均等になり、切り替えに備えます。

PSA窒素発生装置のメーカーはどこですか?

GNEE は、PSA 窒素ガスプラントの中国メーカーです。 GNEEへようこそ。 GNEE は、高品質のオンサイト PSA 窒素ガス発生装置プラントを製造する中国の--メーカーです。

PSAと膜窒素発生装置の違いは何ですか?

メンブレン技術は低純度の用途に最適です。{0}一方、PSA 技術はより高純度の窒素を生成できます。-どちらのテクノロジーも、さまざまな業界で窒素生成のための費用対効果が高く信頼性の高いソリューションを提供します。{3}

ガス化におけるPSAとは何ですか?

圧力スイング吸着 (PSA) は、吸着材内でのガスの選択的吸着からなるガス分離のための完全に開発され商業化された技術です。この材料は、動作圧力に応じてガスを選択的に吸着および脱着する能力を持っています。

PSAの動作原理は何ですか?

圧力変動吸着 (PSA) テクノロジーの原理
圧力スイング吸着では、特殊な吸着材が酸素、二酸化炭素、水蒸気、窒素を除く高圧下でのその他のガスなどのガス分子を吸着します。

窒素発生装置の寿命はどのくらいですか?

PSA 窒素発生装置は通常、機器のライフサイクルが 20 ～ 25 年になるように設計されています。膜窒素発生装置も長いライフサイクルを持っています。一部のメーカーのメンブレンは、交換が必要になるまで最長 15 年間持続します。

PSAジェネレータとは何ですか?

PSAは圧力スイング吸着の略です。これは、専門的な目的で窒素または酸素を生成するために使用できる技術です。まず、タンク A は吸着フェーズにあり、タンク B は再生されます。第 2 段階では、両方の容器の圧力が均等になり、切り替えに備えます。

PSA システムはどのように機能しますか?

圧力スイング吸着 (PSA) プロセスは、高圧下ではガスが固体表面に捕捉される、つまり「吸着」される傾向があるという現象に基づいています。圧力が高くなるほど、より多くのガスが吸着されます。圧力が低下すると、ガスが放出または脱離します。