Lämmastiku genereerimine rõhumuutuse adsorptsiooni (PSA) tehnoloogiaga

Kuidas rõhumuutuse adsorptsioon töötab?

Oma lämmastiku tootmisel on oluline teada ja mõista puhtuse taset, mida soovite saavutada.Mõned rakendused nõuavad madalat puhtusastet (90–99%), nagu rehvide täitmine ja tulekahjude vältimine, samas kui teised, näiteks toidu- ja joogitööstuses või plasti vormimisel kasutatavad rakendused, nõuavad kõrget taset (97–99,999%).Sellistel juhtudel on PSA-tehnoloogia ideaalne ja lihtsaim viis.

Sisuliselt töötab lämmastikugeneraator, eraldades lämmastikumolekulid suruõhus olevatest hapniku molekulidest.Pressure Swing Adsorption teeb seda, püüdes adsorptsiooni abil kinni suruõhuvoolust hapniku.Adsorptsioon toimub siis, kui molekulid seovad end adsorbendiga, antud juhul hapnikumolekulid kinnituvad süsiniku molekulaarsõelaga (CMS).See toimub kahes eraldi surveanumas, millest igaüks on täidetud CMS-iga ja mis lülituvad eraldusprotsessi ja regenereerimisprotsessi vahel.Nimetagem neid esialgu torniks A ja torniks B.

Alustuseks siseneb torni A puhas ja kuiv suruõhk ning kuna hapnikumolekulid on väiksemad kui lämmastiku molekulid, siis sisenevad need süsiniksõela pooridesse.Teisest küljest ei mahu lämmastiku molekulid pooridesse, nii et nad mööduvad süsiniku molekulaarsõelast.Selle tulemusel saate soovitud puhtusega lämmastiku.Seda faasi nimetatakse adsorptsiooni- või eraldusfaasiks.

See ei piirdu aga sellega.Suurem osa tornis A toodetud lämmastikust väljub süsteemist (valmis otseseks kasutamiseks või ladustamiseks), samas kui väike osa tekkivast lämmastikust suunatakse torni B vastassuunas (ülevalt alla).Seda voolu on vaja torni B eelmises adsorptsioonifaasis püütud hapniku väljatõrjumiseks. Tornis B survet vabastades kaotavad süsiniku molekulaarsõelad võime hapnikumolekule kinni hoida.Need eralduvad sõeladest ja kantakse läbi heitgaasi tornist A tuleva väikese lämmastikuvooluga. Seda tehes annab süsteem ruumi uutele hapnikumolekulidele, mis järgmises adsorptsioonifaasis sõeladele kinnituvad.Me nimetame seda "puhastusprotsessi" hapnikuga küllastunud torni regenereerimiseks.

Esiteks on paak A adsorptsioonifaasis, samal ajal kui paak B regenereerub.Teises etapis võrdsustavad mõlemad anumad rõhu, et valmistuda ümberlülituseks.Pärast ümberlülitamist hakkab paak A regenereerima, samal ajal kui paak B genereerib lämmastikku.

Sel hetkel rõhk mõlemas tornis ühtlustub ja nad muudavad faasi adsorbeerumisest regenereerumiseks ja vastupidi.Torni A CMS küllastub, samal ajal kui torn B saab rõhu vähendamise tõttu adsorptsiooniprotsessi taaskäivitada.Seda protsessi nimetatakse ka "rõhu kõikumiseks", mis tähendab, et see võimaldab teatud gaase kinni püüda kõrgemal rõhul ja vabastada madalamal rõhul.Kahe torniga PSA süsteem võimaldab pidevat lämmastiku tootmist soovitud puhtusastmel.