Преимущества адсорбционной технологии получения азота (КЦА) по сравнению с мембранной технологией

22.06.2022

У адсорбционной технологии получения азота (КЦА) есть ряд существенных преимуществ по сравнению с мембранной технологией.

Преимущество 1 - Меньшие капитальные затраты на приобретение оборудования

Приобретение новой азотной станции на базе адсорбционной технологии обойдется в среднем

на 10% - 40% дешевле, чем приобретение азотной станции с аналогичными параметрами на базе мембранной технологии.

При этом, чем выше требуемая чистота азота, тем больше будет экономия на

приобретение адсорбционной технологии. Экономия связана с тем,что для

адсорбционного метода газоразделения требуется гораздо меньшее количество воздуха,

соответственно потребуются компрессоры меньшеймощности. Так же снижение цены

оборудования достигается за счет того, что генераторы азота нашего производства

собираются полностью из отечественных комплектующих, в то время как мембранные

модули производятся только в США, Европе и Японии и стоимость их в общей

стоимости оборудования очень существенна.

Преимущество 2 - Меньшие эксплуатационные затраты

Уменьшение эксплуатационных затрат при использовании адсорбционной технологии получения азота достигается за счет существенно большей энергоэффективности. Энергоэффективность КЦА в среднем в 1,5 – 3 раза выше, чем у мембранной технологии. Как уже сказано выше, для адсорбционной технологии газоразделения требуется гораздо меньшее количество воздуха, за счет этого используются менее мощные компрессоры.

Причем, чем выше требуемая чистота азота, тем больше будет экономия на электроэнергии. На чистоте азота 99,6%, экономия на электроэнергии может достигать до 3-х раз.

Для примера приведено сравнение двух технологий на базе уже реализованного проекта МАС 180-99-25

Производительность станции по азоту - 180 м3/час.
Требуемая чистота азота 99%

По требованию Заказчика, проект реализован на базе мембранной технологии получения азота.

В проекте применен винтовой компрессор ВЭК нашего производства мощностью 132 кВт. В случае реализации данного проекта на базе адсорбционной технологии, потребуется винтовой компрессор мощностью 75 кВт.

Выполним краткий расчет при круглогодичном цикле использования мембранной технологии

Основные потребители: компрессор 132 кВт + осушитель 3 кВт + нагреватель перед мембранами 14 квт. Количество дней 365.

W=P*T=(132+3+14)*365*24 = 1 305 240 кВт*ч. - за один год. Принимаем стоимость кВ*ч равно 3,5 рублей.

1 305 240*3,5= 4 568 340 рублей – затраты на электроэнергию за один год эксплуатации мембранной установки.

Для сравнения выполним аналогичный расчет при применении адсорбционной технологии

Основные потребители: компрессор 75 кВт + осушитель 2 кВт, нагреватель не требуется. Количество дней 365.

W=P*T=(75+2)*365*24 = 674 520 кВт*ч. - за один год. Принимаем стоимость кВ*ч равно 3,5 рублей.

674 520 * 3,5= 2 360 820 рублей – затраты на электроэнергию за один год эксплуатации КЦА.

При данных условиях экономия в год на электроэнергию составила 2 207 520 рублей. ЭКОНОМИЯ В 2 РАЗА

Преимущество 3 - Ремонтопригодность

В идеальных условиях срок службы адсорбента и срок службы мембранного модуля идентичны и составляют примерно 10 лет.

При этом стоит учитывать, что технологические параметры мембранных модулей различных производителей существенно отличаются по всем параметрам, таким как:

количество воздуха на входе,
количество продуктового азота на выходе,
требуемая температура воздуха на входе,
необходимое давление газоразделения,
коэффициент газоразделения (или селективность мембраны),
габаритные размеры модуля,
типы присоединения.

Исходя из этого, очевидно, что при необходимости просто заменить мембранные модули одного производителя на другого практически невозможно, т.к. это приведет к изменению всей технологической цепочки и конструктива азотной станции.

Так же необходимо знать, что со временем композитное волокно мембраны теряет свою эффективность и подлежит замене. При этом заменяется не само волокно, а мембранные модули целиком. То есть через какое-то время потребуется полная замена всех мембран. А мембранные модули составляют существенную часть стоимости всего оборудования.

В случае с адсорбционной установкой, заменяется только сам адсорбент, путем высыпания старого и засыпания нового. Так же стоит отметить, что в случае необходимости возможна засыпка адсорбента другого производителя.

Преимущество 4 - Чистота азота

С помощью технологии КЦА для выработки азота, возможно получение азота повышенной чистоты с максимальны показателем 99,9999% (остаточное содержание кислорода - 1ppm, что составляет одну частицу на миллион).

Технология на основе мембран ограничена получаемой чистотой азота до 99,5-99,6%. При этом необходимо понимать, что на частотах азота 99% и выше мембранная технология работает крайне неэффективно и требует в разы больше сжатого воздуха по сравнению с адсорбционной технологией.

Преимущество 5 - Импортозамещение

Необходимо учитывать тот факт, что газоразделительные мембраны производят в США, Евросоюзе и Японии. Российских аналогов на данный момент не существует. Затруднительная логистика и возможные санкции по отношению к Российской Федерации могут поставить под риск реализуемые проекты на базе мембранной технологии, а так же затруднить или вообще сделать невозможным их эксплуатацию. При этом, как уже говорилось ранее, в случае невозможности поставки мембран, просто заменить модули одного производителя на другого трудноосуществимо.

Адсорбционные генераторы азота нашего производства состоят исключительно из отечественных комплектующих, что практически исключает возможные логистические риски.

Выводы:

Капитальные вложения на приобретение адсорбционной технологии получения азота ниже, чем на приобретение мембранной технологии.
Энергоэффективность адсорбционной технологии гораздо выше, чем мембранной (в 1,5 – 3 раза, в зависимости от чистоты азота), соответственно эксплуатационные затраты существенно ниже.
Ремонтопригодность и стоимость замены адсорбента ниже, чем стоимость замены мембранных модулей. К тому же, при необходимости возможна замена сорбента другого производителя, замена мембран другого производителя трудноосуществима и очень затратна.
Чистота азота с применением адсорбционной технологии может достигать значения 99,9999%, в то время, как с помощью мембранной технологии возможно получение азота с максимальной чистотой до 99,6%.
С применением адсорбционной технологии возможно полное импортозамещение всех комплектующих. Мембранные газорезделительные модули не производятся в России. На сегодняшний день мембранные модули производят в Европе, США и Японии.

По запросу наша команда инженеров предложит решение самых сложных и уникальных задач в области воздухоразделения и использования технических газов.

Назад к списку