Для производства азота из атмосферного воздуха используют азотные установки, благодаря которым получают концентрацию азота в продуктовом газе до 99,999%, которая может регулироваться без конструктивных изменений азотной установки, посредством изменений производительности. В основе азотной установки – генератор азота.

Генератор азота работает по принципу селективного поглощения адсорбентом кислорода из поступающего воздуха методом безнагревной короткоцикловой адсорбции. В качестве адсорбента выступает углеродное молекулярное сито. При такой технологии, на стадии адсорбции, когда разделяется воздух, давление более высокое, чем на стадии регенерации адсорбента. При этом, на обеих стадиях температура процесса такая же, как и температура окружающей среды.

Генератор азота включает в себя два адсорбера, азотный ресивер, а также комплект управляющего оборудования. Через систему фильтров из накопительного ресивера сжатый воздух проходит в первый адсорбер. Кислород задерживается адсорбентом, в то время как чистый азот пропускается в направлении к азотному ресиверу. Спустя определенный промежуток времени, в первом адсорбере адсорбент становится предельно насыщенным и происходит перезапуск, при котором газовые потоки переключаются клапанами: воздух поступающий проходит во второй адсорбер, в котором продолжается разделение воздуха и производство азота; в первом же адсорбере сбрасывается давление, начиная регенерацию, то есть очищает адсорбент от накопившегося кислорода.

Генератор азота имеет следующие характеристики:

Производительность – это объем продукционного газа, который генератор азота вырабатывает за единицу времени (кубометры в час).

Концентрация – объемная доля азота в продукционном газе, зависящая от производительности. С уменьшением производительности для азотных генераторов концентрация азота может достигать 99,999%.

Степень извлечения – это выраженное в процентах отношение производительности по продукционному газу к расходу воздуха. Поскольку в работе любого генератора степень извлечения находится в зависимости от концентрации газа продукционного, то все расчеты проводятся при конкретной, заданной концентрации, которую принято называть пороговой. Что касается азотного генератора, то при пороговой концентрации 99,9%, колебание степени извлечения будет от 30 до 38%.

Давление продукционного газа – это создаваемое продукционным газом давление в накопителе. Это давление обычно на 0,05-0,2 мПа ниже, чем давление питающего воздуха. Оптимальным давлением питающего воздуха для азотного генератора является 0,8-1,3 мПа.

Расход энергии – газоразделительные генераторы расходуют минимум энергии, так как питание идет только на автоматическую систему управления. Такие затраты намного меньше затрат энергии по сжатию питающего воздуха. Для того, чтобы рассчитать энергозатраты в кВт/ч для получения кубометра продукционного газа, нужно разделить мощность компрессорного двигателя, выраженную в кВтч на производительность генератора в м3 в час.