Компрессор 1–3 м³ на 400 бар для установок генерации азота

Установки получения азота методом адсорбции PSA или мембранные установки дают продукт с давлением, как правило, не превышающим 8–10 bar. Когда требуется наполнить сосуды под высоким давлением — баллоны, коллекторы, испытательные ёмкости, — нужен этап сжатия. Компрессор 400 bar производительностью 1–3 м³/мин используется как доводящий блок: он повышает давление продукта до рабочего значения без существенной потери выхода по производительности.

Особенности входного газа

Азот с PSA-установки содержит остаточную влагу и следы кислорода, а его влажность повышается при охлаждении компрессорного блока. Это требует осушки перед сжатием: при наличии влаги в сжимаемом газе образуется конденсат в межступенчатых сепараторах, что снижает ресурс оборудования. Отдельно отмечают, что доля кислорода на входе компрессора не должна превышать значений, согласованных с поставщиком, поскольку кислород в сжатом виде повышает риск окисления и требует особого режима эксплуатации. Эти параметры должны быть зафиксированы в спецификации на компрессор.

Расчёт производительности

Отправная точка — требуемый объём азота на выходе в нормальных условиях за единицу времени. Если продукта нужно 60 м³/ч при давлении 400 bar, объёмный расход компрессора определяется с учётом коэффициента сжимаемости и потерь. Добавьте запас на пиковые режимы и на продувку. Практически значимо, что расчёт ведётся по конечному давлению: даже при одинаковой производительности в свободном воздухе, разница в конечном давлении радикально меняет требуемую мощность привода и тепловую нагрузку.

Организация контура

• Блок осушки и фильтрации на входе в компрессор;
• Ресивер, сглаживающий колебания давления от PSA-установки, работающей периодически;
• Водяное охлаждение с контролем качества воды в контуре;
• Система автоматического управления с учётом прерывистого характера работы источника;
• Контур отбора проб и анализа на выходе.

Вопросы по азотным установкам

Почему важна осушка на входе?

При наличии влаги образуется конденсат, который загрязняет компрессорный блок и снижает межремонтный ресурс.

Как обработать прерывистую подачу азота?

Ресивер сглаживает колебания, а автоматика бустера переводит его в режим подхвата по давлению в коллекторе.

Нужен ли кислородный контроль?

Да, при входе в компрессор и на выходе. Соотношение кислорода — параметр, который контролируют постоянно в рабочем режиме.

Эксплуатация

Ведите мониторинг параметров входного газа и состояния фильтров, обслуживайтесь по регламенту, фиксируйте наработку и замены расходных материалов.

Почему нельзя сжимать влажный азот

Влага в сжимаемом газе — это не только вопрос качества продукта. При сжатии газ нагревается, и содержащаяся в нём вода переходит в жидкое состояние, образуя конденсат в полостях компрессора и в межступенчатых сепараторах. Дальнейшее поведение зависит от того, какая примесь остаётся в газе: натрий и калий присутствуют в небольших количествах, но при наличии влаги образуют агрессивную среду, которая разрушает уплотнения и вызывает коррозию внутренних поверхностей. Отсюда обязательное требование: осушка газа перед компрессией с контролем точки росы на входе, а не на выходе. Контроль удобно вести по приборам с непрерывной регистрацией, чтобы фиксировать все отклонения, иначе период повышенной влажности может остаться незамеченным.

Особенности работы с продуктом PSA-установки

• Периодичность работы источника и колебания давления;
• Необходимость ресивера для сглаживания колебаний;
• Требования к чистоте и влажности на входе компрессора;
• Контроль содержания кислорода как параметра безопасности;
• Режим подхвата с автоматикой по давлению в коллекторе.

Отдельный вопрос — материалы. Азот сам по себе инертен, и наиболее частые повреждения связаны не с его химическим действием, а с примесями, поступающими с ним. Поэтому при проектировании уточняется фактический состав газа с учётом возможных изменений при переходе на другое сырьё или другой режим работы установки. Кроме того, нужно учитывать, что состав воздуха на входе в PSA-установку меняется: в зависимости от конструкции колонн и от режима регенерации меняется и доля кислорода, и доля влаги. Отсюда рекомендация закладывать в требования к компрессору не точечные значения, а диапазоны с указанием предельных, и отдельно согласовать с поставщиком порядок действий при выходе параметров за эти пределы.