Будут ли заменены мембранные генераторы азота на генераторы азота PSA?
Время выпуска: 2025-06-26
Мембранное производство азота и производство азота методом ПСА (адсорбция при переменном давлении) — это две различные технологии получения азота, которые различаются по принципу действия, производительности и сценариям применения. Мембранный метод получения азота не может быть полностью заменен генератором азота PSA. . Причины можно проанализировать с точки зрения технических характеристик, сценариев применения и экономической эффективности:
Генератор азота PSA
1.Технический принцип и сравнение производительности
1.1 Мембранная технология производства азота
✅Принцип : Используя разницу в проницаемости полимерных мембран для кислорода и азота (проницаемость кислорода примерно в 3-5 раз выше, чем у азота), достигается разделение газа путем создания давления для получения газа, богатого азотом.
✅Функции :
- Диапазон чистоты : обычно 95%~99.5%, а максимум не превышает 99.9%.
- Добыча газа : Подходит для небольших скоростей потока (обычно ≤500 Нм³/ч). Если скорость потока слишком велика, количество мембранных компонентов должно быть значительно увеличено, и стоимость возрастает.
- Потребление энергии : Движущиеся части отсутствуют, требуется только сжатый воздух, а потребление энергии низкое (около 0,2~0,4 кВт·ч/Нм³).
- Скорость отклика : Быстрый запуск (≤5 минут), готов к использованию.
- Обслуживание : Мембранные компоненты имеют длительный срок службы (5–8 лет), не требуют частой замены деталей и требуют низких затрат на техническое обслуживание.
1.2 Технология производства азота методом PSA
✅Принцип : Углеродное молекулярное сито (CMS) имеет более сильную адсорбционную способность для кислорода, чем для азота под высоким давлением. Разделение азота достигается путем периодической адсорбции под давлением (кислород адсорбируется) и декомпрессионной десорбции (кислород выделяется).
✅Функции :
- Диапазон чистоты : гибко регулируется от 95% до 99,999% (например, азот высокой чистоты для пищевого или электронного применения).
- Выход газа : Подходит для средних и больших расходов (50~5000 Нм³/ч), с хорошей стабильностью потока.
- Потребление энергии : Требуется периодическое повышение/понижение давления, а потребление энергии относительно велико (около 0,4~0,8 кВт·ч/Нм³), а в сценариях с высоким давлением потребление энергии еще выше.
- Скорость отклика : Запуск занимает от 10 до 30 минут (адсорбционная башня достигает стабильного состояния).
- Обслуживание : Срок службы углеродного молекулярного сита составляет около 5–10 лет. Клапаны и адсорбционные башни необходимо регулярно проверять, а стоимость обслуживания немного высока.
2. Основная причина, по которой его невозможно полностью заменить
2.1 Различия в требованиях к чистоте
- Ограничения мембранного производства азота : Он не может удовлетворить спрос на азот высокой чистоты выше 99,9% (например, в производстве полупроводников, фармацевтической упаковке, аэрокосмической промышленности и т. д.), в то время как производство азота методом PSA может достигать чистоты 99,999% посредством многоступенчатой адсорбции.
- Преимущества PSA : В сценариях, где требуется азот высокой чистоты (например, при впрыскивании азота в литиевые батареи для предотвращения окисления и продувки электронных компонентов), PSA является основным выбором.
2.2 Адаптируемость к трафику и масштабу
- Мембранное производство азота : Он более экономичен в сценариях с небольшим расходом (например, 10~100 Нм³/ч). Оборудование имеет небольшие размеры и гибко в установке (например, интегрированное оборудование контейнерного типа). Подходит для децентрализованного газоснабжения (например, полевые работы и небольшие линии упаковки пищевых продуктов).
- Производство азота методом ПСА : Когда средним и крупным заводам (например, химическим и металлургическим) необходимо постоянно поставлять большие объемы азота, эффект масштаба PSA становится более очевидным (производительность газа одного комплекта оборудования может достигать тысяч кубометров в час), а диапазон регулировки расхода становится шире.
2.3 Компромисс между потреблением энергии и стоимостью
- Мембранное производство азота : более низкое потребление энергии при низкой чистоте и малых скоростях потока, низкие первоначальные инвестиционные затраты (цена мембранного модуля ниже, чем адсорбционной башни PSA), подходит для сценариев с ограниченным бюджетом или краткосрочного использования (например, временная подача азота).
- Производство азота методом ПСА : При длительной эксплуатации, если требования к чистоте и расходу высоки, стоимость энергопотребления на единицу продукции может быть снижена за счет технической оптимизации (например, двухбашенная/многобашенная конструкция, рекуперация отработанного тепла), но первоначальные инвестиции высоки.
2.4 Адаптируемость к особым условиям
- Мембранное производство азота : чувствителен к качеству входящего воздуха (масло, вода и пыль засоряют поры мембраны) и требует строгой предварительной обработки; но обладает хорошей термостойкостью (некоторые высокотемпературные мембраны могут адаптироваться к средам с температурой 80~120 ℃).
- Производство азота методом ПСА : Он предъявляет чрезвычайно высокие требования к содержанию масла во всасываемом воздухе (углеродное молекулярное сито будет навсегда дезактивировано при контакте с маслом), но его способность противостоять пыли и водяному пару немного выше, и он подходит для сложных условий работы (например, в шахтах и на нефтяных месторождениях).
3. Взаимодополняемость сценариев применения
| поле | Мембранное производство азота сценарии применения | Сценарии применения производства азота методом PSA |
| Упаковка для пищевых продуктов | Наполнение азотом и консервация обычных упакованных продуктов (таких как картофельные чипсы и орехи) (чистота 95%~99%) | Антиоксидантное действие на продукты с высокой добавленной стоимостью (например, хлебобулочные изделия, мясные продукты) (чистота ≥ 99,5%) |
| Фармацевтическая промышленность | Нестерильное хранение АФИ (чистота 98%~99%) | Производство стерильных препаратов, очистка упаковочного материала для лекарственных средств (чистота ≥ 99,99%) |
| Нефтехимия | Предотвращение выбросов на устье скважины, продувка трубопровода (низкая чистота, высокий расход) | Каталитический крекинг, защита реакции гидрирования (высокочистый азот + стабильный поток) |
| Производство электроники | Общая очистка печатной платы (чистота 99%) | Корпусирование чипов, осаждение полупроводников (чистота ≥ 99,999%) |
| Новая Энергия | Производство фотоэлектрических модулей (чистота 99,5%~99,9%) | Впрыск азота в литиевую батарею (чистота ≥ 99,99%, точка росы ≤ -40℃) |
Вывод: технологическая взаимодополняемость, а не замещение
- Выгодные сценарии для мембранного производства азота : низкая чистота, небольшой расход, децентрализация и низкие затраты (например, небольшие пищевые фабрики, полевые проекты и накачка шин).
- Незаменимый характер производства азота методом PSA : высокая чистота (≥99,9%), средняя или большая скорость потока и высокие требования к стабильности (например, в высокотехнологичном производстве, химической промышленности и медицине).
- Будущие тенденции : Оба метода могут использоваться совместно (например, предварительная мембранная очистка азота + очистка методом PSA) или динамически переключаться в зависимости от условий эксплуатации для максимальной эффективности.
