Hoe werkt een Stikstofgenerator: PSA Versus membraanscheidingstechnologie

het gebruik van stikstofgas is de standaardmethode geworden om corrosie in droge leiding-en preactiebrandsproeiersystemen te voorkomen.

door de aanwezigheid van zuurstof in de leidingen te elimineren, worden corrosie en vorming van afzetting tot een minimum beperkt. Dit helpt het risico op lekken te beperken en voorkomt de vorming van obstructief materiaal, waardoor het systeem zal werken zoals ontworpen in geval van brand.

hoewel stikstofcilinders zijn gebruikt als de bron van stikstof in sommige kleine systemen, beperkt de noodzaak om regelmatig cilinders te vervangen en het risico van valse verplaatsingen door verlies van drukonderhoudgas de effectiviteit van deze aanpak. Integendeel, de installatie van stikstofgeneratoren als permanente stikstofbron is de voorkeursmethode geworden, zowel voor nieuwe als bestaande installaties.

op het gebied van stikstofgeneratietechnologie zijn er twee primaire methoden voor de productie van stikstofgas ter plaatse: Stikstofscheidingsmembranen en Drukschommeladsorptie (PSA).

hoewel elke aanpak zijn voor-en nadelen heeft, maken verschillende belangrijke voordelen ECS ‘ membraangeneratoren de ideale keuze voor de brandsproeierindustrie:

– geen luchtdrogers nodig op speciale inlaattoevoerluchtfiltratie
– lager gewicht, kleinere geïnstalleerde voetafdruk
– eenvoudig onderhoud / reparatie
– standaard 98% stikstof

om de belangrijkste verschillen tussen de twee typen generatoren beter te begrijpen, moet u eerst begrijpen hoe ze stikstof produceren. Terwijl beide typegeneratoren hoge zuiverheid stikstofgas uit perslucht produceren, doen ze dit op twee duidelijk verschillende manieren, wat een groot effect heeft op hoe ze worden ontworpen en onderhouden.

membraanscheiding: het hart van een stikstofgenerator die gebruikmaakt van de Membraanscheidingstechniek is, zoals te verwachten is, het scheidingsmembraan. Het membraan bestaat uit duizenden holle vezels die perslucht wordt doorgegeven. De wanden van elke vezel zijn doorlaatbaar voor gasmoleculen, maar sommige gassen kunnen gemakkelijker passeren dan andere. Deze’ snelle ‘ gassen, waaronder zuurstof, CO2 en waterdamp, gaan door de vezelwanden en worden uitgeput naar de atmosfeer. Het’ langzame ‘ gas, stikstof, passeert veel langzamer door de vezelwand en produceert een hoogzuivere stikstofstroom bij de membraanuitlaat. Er zijn geen bewegende delen naar het membraan, gewoon het regelen van de druk en het debiet van perslucht door het membraan resulteert in hoge zuiverheid stikstof productie.
druk Swing adsorptie (PSA): PSA stikstofgeneratoren maken gebruik van koolstof moleculaire zeef (CMS) materiaal om zuurstof uit de bron perslucht te strippen. CMS materiaal bestaat uit poreuze koolstof met fijn gecontroleerde poriegrootte. Als perslucht over het materiaal gaat, worden zuurstofmoleculen geadsorbeerd in de poriën, terwijl de grotere stikstofmoleculen door het uitlaatgas kunnen gaan. Uiteindelijk zal het CMS verzadigd raken met zuurstofmoleculen en zal er geen gasscheiding meer optreden.

daarom zijn PSA-generatoren altijd ontworpen met twee of meer adsorptiekolommen. De ene kolom scheidt actief gas, de andere kolom wordt geregenereerd door hoge zuiverheidsstikstof erdoor te laten stromen om de zuurstof te verwijderen en af te voeren als afgas. De generator schakelt ongeveer elke 60 seconden tussen de twee kolommen. De behoefte om tussen de twee adsorptiekolommen te schakelen resulteert in de behoefte aan meerdere geautomatiseerde regelkleppen, waardoor de potentiële punten van mislukking in de eenheid sterk toenemen. Bovendien is een stikstofbuffertank typisch nodig om een constante druk en debiet te verzekeren tijdens het schakelen tussen de twee adsorptiekolommen.

heb ik een luchtdroger of een andere speciale filtratie op mijn luchttoevoer nodig?

Membraanscheiding: Elke generator bevat in-line filtratie om deeltjes, vloeibaar water te verwijderen en koolwaterstoffen uit de luchtstroom over te dragen alvorens het scheidingsmembraan binnen te gaan. De Luchtproducten die PRISM ® membranen ECS gebruikt, zijn ontworpen om waterdamp te filteren, waardoor een gekoelde of droogmiddeldroger niet meer nodig is.
druk Swing adsorptie (PSA): PSA-eenheden omvatten doorgaans ook in-line filtratie van deeltjes en carry-over-koolwaterstoffen in hun bronluchtleiding om het CMS-materiaal te beschermen. Echter, in tegenstelling tot Air Products PRISM® membranen, kan het CMS materiaal in PSA-eenheden negatief worden beïnvloed door water/waterdamp in de gasbron. Waterdamp zou ook worden geadsorbeerd door het CMS-materiaal, waardoor de efficiëntie van het scheidingsproces wordt verminderd en stikstof met een lagere zuiverheid wordt verkregen.

bovendien kan het CMS-materiaal worden beschadigd als er water wordt overgedragen of als er condensatie optreedt in de adsorptietanks. Vloeibaar water kan leiden tot kanalisering van het CMS-materiaal, wat resulteert in onjuiste luchtstroom door het bed en verminderde productie. In sommige gevallen kan het CMS onherstelbaar beschadigd zijn, waardoor volledige vervanging nodig is. Daarom hebben PSA-generatoren altijd een gekoelde luchtdroger op de inlaatgasstroom nodig, wat resulteert in een ander potentieel storingspunt en een verhoogd elektrisch verbruik.

zijn er verschillen in grootte/gewicht/voetafdruk van de twee methoden voor de stikstofproductie?

Membraanscheiding: Aangezien de membraanscheidingstechniek zo weinig bewegende delen vereist, heeft ECS zijn systemen kunnen ontwerpen om de kleinste voetafdruk van om het even welke stikstofgeneratoren die momenteel op de markt zijn te hebben. Bovendien maakt ECS gebruik van een vul-en zuiveringsmethode om de brandsproeiersystemen inert te maken, waardoor de behoefte aan een stikstofopslag/buffertank wordt geëlimineerd, de voetafdruk van de apparatuur verder wordt verminderd en aanzienlijke besparingen en materiaal-en arbeidskosten worden gerealiseerd.
druk Swing adsorptie (PSA): De toegevoegde controles, kleppen, adsorptiebedden, gekoelde droger en stikstofbuffertank vereist door de PSA-aanpak resulteren in aanzienlijk zwaardere en omvangrijkere apparatuur. Dit resulteert in hogere installatiekosten en grotere ruimtevereisten op het installatiepunt.

Wat is de verwachte levensduur van de apparatuur en wat zijn de daaruit voortvloeiende reparatiekosten?

membraanscheiding: zoals elk ander verkocht product zijn er verschillende fabrikanten van stikstofmembranen; sommige produceren een hoogwaardig product en andere produceren een waardeoptie. Sinds de oprichting ECS gebruikt Air Products PRISM ® membranen die de hoogste kwaliteit van de beschikbare technologie vertegenwoordigen. Luchtproducten uitgevonden stikstof membraanscheiding technologie in de jaren 1970 en is blijven verbeteren op het.

Momenteel zijn hun membranen ontworpen voor een levensverwachting van twintig (20) jaar bij een 100% inschakelduurcyclus (in de brandbeveiligingsindustrie gebruiken we het membraan bij niet meer dan 10% inschakelduurcyclus). De kosten voor het vervangen van een membraan zijn maximaal 25% van de kosten van de stikstofgenerator. Verder is de arbeid die betrokken is bij het vervangen van een stikstofmembraan in het veld minimaal en kan binnen een uur worden uitgevoerd door een sprinkler-installateur om de unit weer aan de gang te krijgen en het brandbeveiligingssysteem weer in gebruik te nemen.
druk Swing adsorptie (PSA): de meeste PSA-fabrikanten melden dat het CMS-materiaal een typische levensduur van 20+ jaar heeft als goed onderhoud en luchtfiltratie wordt uitgevoerd. Wat echter niet duidelijk is, is of vervanging van het CMS kan worden uitgevoerd door personeel op locatie, of dat het vereist dat een vertegenwoordiger van de fabrikant om de vervanging uit te voeren. Het werk zou bestaan uit het demonteren van de twee adsorptiekolommen, het verwijderen van het oude CMS-materiaal en het opnieuw verpakken van de kolommen naar originele specificaties met nieuw CMS-materiaal.

de omverpakte kolommen moeten dan worden getest om ervoor te zorgen dat er een goede gasscheiding plaatsvindt. Dit is een arbeidsintensieve oefening die moet worden uitgevoerd terwijl de eenheid buiten dienst is, wat resulteert in verlies van toezichtgas aan de droge en preaction brandsproeiersystemen. Naast het CMS-materiaal voegt de toegevoegde complexiteit van PSA-generatoren extra punten van storing toe aan de apparatuur, zowel op de besturingsapparatuur als de geautomatiseerde kleppen die de stroom tussen de twee adsorptiekolommen schakelen. Elke storing in deze componenten zou resulteren in het systeem uit dienst gaan.

is er een verschil in productiesnelheid of gaszuiverheid tussen de twee typen stikstofgeneratoren?

Stikstofscheidingsmembranen kunnen stikstof produceren bij zuiverheden tot 99,5%, terwijl PSA stikstofgeneratoren zuiverheden tot 99,9995% kunnen bereiken. Realistisch gezien heeft het verschil in potentiële zuiverheid tussen de twee geen betekenis in de brandsproeierindustrie, waar 98% stikstofzuiverheid de industriebrede standaard voor corrosiebeheersing is geworden.

net als bij luchtcompressoren zijn stikstofgeneratoren verkrijgbaar in een grote verscheidenheid aan modellen met verschillende stikstofproductiesnelheden. ECS heeft een bereik van acht (8) stikstofgeneratoren om te voldoen aan een breed scala van toepassingen, van een enkele kleine droge leiding systeem om een faciliteit beschermd door 25+ systemen alle gevoed door een enkele stikstof generator. ECS beschouwt zowel NFPA 13 en NFPA 25 toegestane lekkage tarieven bij de dimensionering van haar generatoren om ervoor te zorgen dat ze altijd gelijke tred houden met de vraag naar het systeem.