Азот имеет множество применений, и в зависимости от отрасли его можно использовать для самых разнообразных задач. Этот бесцветный газ без запаха составляет около 78 процентов нашей атмосферы. Это основное что известно обывателю, но азот промышленного производства имеет очень важное значение и применяется во многих производственных процессах.
От пивоваренной промышленности до нефтехимической отрасли для создания более производительной и безопасной среды применяют системы продувки азотом.
Что такое продувка азотом?
Этот стандартный в промышленности метод, используемый для проведения регулярной очистки систем и заключающийся в вытеснении любой нежелательной или опасной атмосферы средой инертного газа. Если вы работаете в отрасли, где возможно загрязнение опасными газами, то продувка азотом является обязательной.
Почему для продувки используется азот?
Азот сухой и негорючий, а вытеснение азотом горючих газов предотвратит образование нестабильной и потенциально воспламеняющейся атмосферы. Проще говоря, использование азота в оборудовании нефтегазовой промышленности эффективно вытесняет влагу и кислород и создает более стабильную среду.
Разница между продувкой азотом и инертацией?
Продувочный газ инертен. По определению, он негорюч, или, точнее, не активен. Наиболее распространенными продувочными газами являются азот и углекислый газ. Другие инертные газы — аргон или гелий. Азот и углекислый газ не всегда подходят для продувки, поскольку эти газы могут вступать в химическую реакцию с мелкодисперсной пылью некоторых легких металлов.
Так как используется инертный продувочный газ, то процедуру продувки можно ошибочно назвать инертацией. Эта путаница может привести к опасным ситуациям. Углекислый газ можно считать безопасным, инертным продувочным газом. Но углекислый газ являясь инертным газом, небезопасен для инактивации, поскольку он может воспламенить пары и вызвать взрыв.
Продувка, по определению, гарантирует, что никогда не образуется воспламеняющаяся смесь. Инертация делает воспламеняющуюся смесь безопасной за счет введения инертного газа.
Для чего требуется продувка азотом?
Например, химическая промышленность, такая как заводы по производству ацетилена, нефтегазовые заводы, требует регулярной продувки азотом. Основные преимущества, которые дает продувка азотом:
- способствует удалению процента кислорода с внутренних поверхностей трубопроводов и оборудования, тем самым возможности искр и возгораний во время работы значительно снижаются;
- удаляет влагу, которая может присутствовать, что помогает снизить точку росы;
- обеспечивает безопасную среду для рабочих и близлежащих жителей;
- предотвращает химическое изменение продукта.
Области применения системы продувки азотом
Во многих промышленных процессах используется продувка азотом для удаления влаги или насыщенного кислородом воздуха. Основными областями промышленного применения процесса продувки азотом являются:
- Трансформаторы и другие взрывоопасные электрические среды для повышения безопасности за счет использования процедуры продувки N2.
- В пивоваренной промышленности азот продлевает срок годности пива.
- Суда и танкеры используют азотную подушку для удаления потенциально горючих сред.
- В химической и нефтехимической промышленности, производящей органические соединения, широко используются процессы продувки азотом для удаления токсичных газов из технологических камер.
- В упаковочной и пищевой промышленности для удаления влаги, кислорода и других газообразных примесей применяется процесс продувки азотом.
- Продувка азотом широко используется в проектах нефте- и газопроводов для сушки, очистки и ограничения концентрации кислорода.
- Продувка азотом трубопроводов. Этот процесс важен для удаления оставшейся влаги, кислорода и других примесей, которые в противном случае могут повлиять на качество транспортируемой жидкости.
Различные типы систем продувки азотом
Когда дело доходит до продувки азотом, используются различные системы и методы, и все они требуют различного оборудования. Легко адаптируемый метод продувки азотом будет зависеть от используемого оборудования (т.е. формы и типа), а также расположения входных и выходных отверстий для продувки.
Основные методы продувки азотом
1. Продувка вытеснением (эффект поршня)
При этом способе инертный газ впрыскивается в открытый резервуар для удаления опасных или ядовитых газов. Поддерживается медленный поток (скорость < 10 м/с).
Процедура продувки вытесняющим азотом в основном используется для получения высоких соотношений H /D (высота/диаметр). В идеале инертный газ должен быть плотнее вытесненного газа. На рис. 1 показано, как азот используется для продувки методом вытеснения резервуара. Газ транспортируется в автоцистернах. Жидкий азот испаряется в испарителе, а газообразный азот впрыскивается в емкость. Азот выталкивает атмосферу из сосуда через выпускной клапан. Необходимое количество азота относительно невелико, обычно в 1,2 раза превышает вместимость емкости.
2. Продувка разбавлением
Продувка с разбавлением включает введение инертного газа для снижения концентрации опасного газа.
Процедура продувки разбавляющим азотом используется, когда соотношение H/D в оборудовании небольшое. Необходимое количество азота примерно в 3,5 раза превышает вместимость емкости. Конфигурация, показанная на рис. На рис. 2 показано, как газообразный азот испаряется и впрыскивается в устройство при открытом выпускном клапане. Газообразный разбавитель, состоящий из вредных газов и азота, выбрасывается в атмосферу или подвергается дальнейшей переработке.
Для этого процесса можно использовать следующие уравнение:
Количество изменений объема: i = ln [Ca ⁄ Ce]
Необходимый объем инертного газа: VN = i · VB
i — изменение объема
Ca — начальная концентрация
Ce -конечная концентрация
VN — объем инертного газа
VB — объем сосуда / емкости / резервуара
3. Продувка переменным давлением
При продувке давлением в закрытое устройство подается инертный газ. Когда газ выходит, концентрация опасных веществ снижается. Процесс (закрытый впрыск-открытый выпуск) продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая концентрация вредных газов в устройстве. Продувка под переменным давлением используется, например, когда впускной и выпускной патрубки расположены близко друг к другу. Устройство также должно быть сосудом высокого давления. Одна из основных причин перепада давления возникает из-за опасных веществ или вредных субстанций, таких как кислород. Остаточную концентрацию вредных веществ рассчитываю по специальной формуле:
CSR=(P1/P2)n * (CSG-CSI) +CSI
CSR — остаточная концентрация опасных веществ
CSG — концентрация опасных веществ в смесях
CSI — концентрация опасных веществ в инертном газе
n — количество перепадов давления
P1 — давление 1 (перед подачей газа)
P2 — давление 2 (после подачи газа)
4. Продувка вакуумом
Вакуумная продувка предполагает использование вакуумного насоса для удаления вредных газов и последующей подачи инертного газа в вакуумируемый агрегат. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнута желаемая концентрация опасного газа. Вакуумная продувка особенно подходит для машин с несколькими мертвыми зонами.
Эффективная потребность в инертном газе рассчитывается следующим образом:
VN = VB * f * n
VN — потребность в инертном газе в м³
VB — объем сосуда в м³
f — коэффициент изменения давления
n — количество перепадов давления
Уравнение коэффициента изменения давления приведено ниже:
f=1-(P1/P2) (P1/P2)<1
f — коэффициент изменения давления
P1 — давление 1 (перед подачей газа)
P2 — давление 2 (после подачи газа)
Как работает процедура продувки азотом?
Целью любой системы продувки азотом является «очистка» труб и других деталей, содержащих загрязнения. При этом вы значительно снизите любой риск, связанный с опасными элементами, включая кислород. В зависимости от используемого метода азот может циркулировать как при высоком, так и при низком давлении. Конечно, конкретная используемая процедура вытеснения азотом будет зависеть от многих факторов. Независимо от используемого метода вам потребуется доступ к постоянному источнику азота — генератор азота или криогенная емкость.
Для подбора оптимального способа продувки азотом с учетом ваших задач обращайтесь за консультацией:
+7 (925) 482-30-01
+ 7 (499) 288 27 48
sale@gas-solutions.ru
Вариант реализации системы продувки азотом испытательного стенда двигателей читайте по ссылке https://gas-solutions.ru/projects/sistema-produvki-azotom-ispytatelnogo-stenda-dvigatelej/