ژنراتور نیتروژن PSA: چگونه غربال مولکولی کربن به اکسیژن کارآمد و جداسازی نیتروژن می رسد؟

غربال مولکولی کربن ، به عنوان مؤلفه اصلی مولد نیتروژن PSA ، یک ماده جذب با یک ساختار ریز است. اندازه و شکل این ریزگردها با دقت طراحی شده اند تا مولکول های انتخابی با اندازه و قطبیت خاص را جذب کنند. در ژنراتور نیتروژن PSA ، وظیفه اصلی غربال مولکولی کربن جدا کردن اکسیژن و نیتروژن در هوا است.

در اندازه و میزان انتشار مولکول های اکسیژن و نیتروژن در هوا تفاوت معنی داری وجود دارد. مولکول های اکسیژن (O₂) کوچکتر هستند ، با قطر حدود 0.346 نانومتر و میزان انتشار بالاتر. در حالی که مولکول های نیتروژن (N₂) بزرگتر هستند ، با قطر حدود 0.364 نانومتر و میزان انتشار نسبتاً کم. هنگامی که هوا از غربال مولکولی کربن عبور می کند ، این اختلافات به کلید جدایی تبدیل می شود.

تحت فشار ، مولکول های اکسیژن موجود در هوا می توانند به دلیل قطر کوچکتر و میزان انتشار بالاتر ، به میکروپورهای غربال مولکولی کربن وارد شوند. این ریزگردها دارای نیروی جذب شدیدی بر روی مولکول های اکسیژن هستند ، به طوری که مولکول های اکسیژن به طور محکم روی سطح و داخل غربال های مولکولی کربن جذب می شوند. در عین حال ، مولکول های نیتروژن به دلیل قطر زیاد و میزان انتشار کم ، وارد میکروپورهای غربال مولکولی کربن نمی شوند ، بنابراین در فاز گاز غنی می شوند.

با ادامه روند جذب ، غلظت مولکول های اکسیژن در غربال مولکولی کربن به تدریج افزایش می یابد ، در حالی که مولکول های نیتروژن به تدریج از فاز گاز خارج می شوند. هنگامی که جذب به اشباع می رسد ، مولکول های اکسیژن جذب شده را می توان با کاهش فشار یا معرفی گاز بی اثر برای پاکسازی از غربال مولکولی کربن دفع کرد و از این طریق به بازسازی غربال مولکولی کربن رسید. این فرآیند چرخه ای است و نیتروژن می تواند به طور مداوم از هوا تولید شود.

بر اساس عملکرد جذب و اثر جنبشی غربال های مولکولی کربن ، ژنراتورهای نیتروژن PSA به جداسازی مؤثر اکسیژن و نیتروژن در هوا دست می یابند. اصل کار آن را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:
جذب فشار: هوا وارد برج جذب ژنراتور نیتروژن PSA می شود و تحت فشار از لایه غربال مولکولی کربن عبور می کند. در این زمان ، مولکول های اکسیژن توسط غربال مولکولی کربن جذب می شوند ، در حالی که مولکول های نیتروژن در فاز گاز غنی می شوند.
کاهش فشار برابر: هنگامی که مولکول های اکسیژن موجود در برج جذب به اشباع می رسند ، فشار در برج جذب به تدریج با تنظیم شیر کاهش می یابد. این فرایند به کاهش مصرف انرژی و بهبود خلوص نیتروژن کمک می کند.
بازسازی معکوس: ضمن کاهش فشار ، یک گاز بی اثر (مانند خود نیتروژن) برای پاکسازی معرفی می شود ، به طوری که مولکول های اکسیژن جذب شده از غربال مولکولی کربن دفع می شوند. این فرآیند به بازسازی غربال مولکولی کربن دست می یابد و برای دور بعدی فرآیند جذب آماده می شود.
گرگرفتگی و تقویت: پس از بازسازی معکوس ، گاز باقیمانده در برج جذب بیشتر توسط مرحله گرگرفتگی برداشته می شود و از مرحله تقویت برای آماده سازی برای دور بعدی فرآیند جذب استفاده می شود.

از طریق چرخه مراحل فوق ، ژنراتور نیتروژن PSA می تواند به طور مداوم نیتروژن را از هوا تولید کند. این فرآیند نه تنها کارآمد و صرفه جویی در انرژی بلکه سازگار با محیط زیست و بدون آلودگی است. در مقایسه با تولید نیتروژن کرایوژنیک یا شیمیایی سنتی ، ژنراتور نیتروژن PSA دارای مزایای عملکرد قابل توجهی است:
راندمان بالا و صرفه جویی در مصرف انرژی: ژنراتور نیتروژن PSA دارای مصرف انرژی کم و هزینه های عملیاتی نسبتاً کم است.
سازگار با محیط زیست و بدون آلودگی: کل فرآیند تولید نیتروژن نیازی به استفاده از معرفهای شیمیایی یا تولید ضایعات خطرناک ندارد ، که سازگار با محیط زیست است.
آسان برای کار کردن: ژنراتورهای مدرن نیتروژن PSA معمولاً از کنترل میکرو رایانه یا کنترل برنامه PLC استفاده می کنند ، که عملکرد کاملاً خودکار را تحقق می بخشد و دشواری و شدت نیروی کار را کاهش می دهد.
طیف گسترده ای از برنامه ها: ژنراتورهای نیتروژن PSA می توانند با توجه به نیازهای واقعی ، خلوص و جریان نیتروژن را تنظیم کنند و برای انواع زمینه های صنعتی و سناریوهای کاربردی مناسب هستند .