PSA -nitrogéngenerátor: Hogyan érheti el a szénmolekuláris szitát a hatékony oxigén- és nitrogén elválasztás?

Szénmolekuláris szitaként, mint a PSA -nitrogéngenerátor , egy mikropórusos szerkezetű adszorpciós anyag. Ezeknek a mikropórusoknak a méretét és alakját gondosan úgy tervezték, hogy szelektíven adszorbeálják a specifikus méretű és polaritású molekulákat. A PSA -nitrogéngenerátorban a szénmolekuláris szita fő feladata az oxigén és a nitrogén elválasztása a levegőben.

A levegőben az oxigén- és nitrogénmolekulák méretében és diffúziós sebességében szignifikáns különbségek vannak. Az oxigénmolekulák (O₂) kisebbek, átmérője körülbelül 0,346 nanométer és magasabb diffúziós sebesség; míg a nitrogénmolekulák (N₂) nagyobbak, átmérője körülbelül 0,364 nanométer és viszonylag alacsony diffúziós sebesség. Amikor a levegő áthalad a szénmolekuláris szitákon, ezek a különbségekké válnak az elválasztás kulcsa.

Nyomás alatt a levegőben lévő oxigénmolekulák gyorsabban léphetnek be a szénmolekuláris sziták mikropórusjaiba, mivel kisebb átmérőjük és magasabb diffúziós sebességük van. Ezeknek a mikropórusoknak erős adszorpciós erővel bírnak az oxigénmolekulák, így az oxigénmolekulák szilárdan adszorbeálódnak a felületen és a szénmolekuláris sziták belsejében. Ugyanakkor a nitrogénmolekulákat nem könnyű belépni a szénmolekuláris sziták mikropórusjaiba, nagy átmérőjük és alacsony diffúziós sebességük miatt, tehát a gázfázisban gazdagodnak.

Az adszorpciós folyamat folytatódásakor az oxigénmolekulák koncentrációja a szénmolekuláris szitában fokozatosan növekszik, míg a nitrogénmolekulák fokozatosan ki vannak zárva a gázfázisból. Amikor az adszorpció elérte a telítettséget, az adszorbeált oxigénmolekulák dezoredálhatók a szénmolekuláris szitából a nyomás csökkentésével vagy az inert gáz bevezetésével, ezáltal elérve a szénmolekuláris szita regenerációját. Ez a folyamat ciklikus, és a nitrogén folyamatosan előállítható a levegőből.

A szénmolekuláris sziták adszorpciós teljesítménye és kinetikus hatása alapján a PSA -nitrogéngenerátorok az oxigén és a nitrogén hatékony elválasztását érik el a levegőben. Munka alapelve az alábbiak szerint foglalható össze:
Nyomás adszorpció: A levegő bejut a PSA -nitrogéngenerátor adszorpciós toronyjába, és nyomás alatt áthalad a szénmolekuláris szite rétegen. Ebben az időben az oxigénmolekulákat a szénmolekuláris szitával adszorbeálják, míg a nitrogénmolekulák a gázfázisban dúsulnak.
Egyenlített nyomáscsökkentés: Ha az adszorpciós torony oxigénmolekulái elérik a telítettséget, akkor az adszorpciós torony nyomása fokozatosan csökken a szelep beállításával. Ez a folyamat elősegíti az energiafogyasztás csökkentését és a nitrogén tisztaságának javítását.
Fordított regeneráció: A nyomás csökkentése közben egy inert gázt (például magának a nitrogénnel) vezetnek be a tisztításhoz, így az adszorbeált oxigénmolekulák deszorálódnak a szénmolekuláris szitából. Ez a folyamat eléri a szénmolekuláris szitának regenerálódását, és felkészül az adszorpciós folyamat következő fordulójára.
Öblítés és fellendülés: A fordított regeneráció után az adszorpciós toronyban a maradék gázt az öblítő lépés tovább távolítja el, és a lendületes lépést az adszorpciós folyamat következő fordulójára való felkészüléshez használják.

A fenti lépések ciklusán keresztül a PSA -nitrogéngenerátor folyamatosan előállíthat nitrogént a levegőből. Ez a folyamat nemcsak hatékony és energiatakarékos, hanem környezetbarát és szennyezésmentes is. A hagyományos kriogén vagy kémiai nitrogéntermeléssel összehasonlítva a PSA -nitrogéngenerátor jelentős teljesítménynövelővel rendelkezik:
Nagy hatékonyság és energiatakarékosság: A PSA -nitrogéngenerátor alacsony energiafogyasztással és viszonylag alacsony működési költségekkel rendelkezik.
Környezetbarát és szennyezésmentes: A teljes nitrogéntermelési folyamat nem igényel kémiai reagensek használatát vagy veszélyes hulladékok generálását, amely környezetbarát.
Könnyen kezelhető: A modern PSA -nitrogéngenerátorok általában mikrokomputer vezérlőt vagy PLC programvezérlést használnak, amely megvalósítja a teljesen automatizált működést, és csökkenti a működés nehézségét és munkaerő -intenzitását.
Alkalmazások széles skálája: A PSA -nitrogéngenerátorok beállíthatják a nitrogén tisztaságát és az áramlást a tényleges igények szerint, és különféle ipari mezőkhöz és alkalmazási forgatókönyvekhez alkalmasak.