يستخدم مولد النيتروجين مناخل جزيئية كربونية عالية الجودة كمادة ماصة ويعتمد على مبدأ الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) في درجة حرارة الغرفة لفصل الهواء وإنتاج نيتروجين عالي النقاء.
عادةً، يتم توصيل برجين امتزاز بالتوازي، مع تشغيل صمامات هوائية مدخلة يتم التحكم فيها بواسطة PLC تلقائيًا. يؤديان بالتناوب عملية امتزاز الضغط وتجديد تخفيف الضغط لإكمال فصل النيتروجين عن الأكسجين والحصول على النيتروجين عالي النقاء المطلوب.
مبدأ توليد النيتروجين بنظام PSA: يمكن للجزيئات الكربونية امتزاز الأكسجين والنيتروجين من الهواء في وقت واحد، وتزداد سعة الامتزاز مع زيادة الضغط. علاوة على ذلك، يمتص المنخل الجزيئي الكربوني الأكسجين بسرعة كبيرة، ويصل إلى أكثر من 90٪ امتزاز في حوالي دقيقة واحدة؛ عند هذه النقطة، تكون سعة امتزاز النيتروجين حوالي 5٪ فقط، لذا فإن غالبية الغاز الممتز هو الأكسجين، والباقي هو في الغالب نيتروجين.
يتم تحقيق سير عمل مولد النيتروجين بواسطة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) تتحكم في ثلاث صمامات لولبية تجريبية ذات 5 اتجاهات و 2 وضع، والتي بدورها تتحكم في فتح وإغلاق ثمانية صمامات خطوط هوائية. تتحكم الصمامات اللولبية التجريبية الثلاثة ذات 5 اتجاهات و 2 وضع في حالات الشفط الأيسر، والموازنة، والشفط الأيمن على التوالي. يتم تخزين التسلسل الزمني للشفط الأيسر، وموازنة الضغط، والشفط الأيمن في وحدة التحكم القابلة للبرمجة. في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يتم توصيل الغاز التجريبي من جميع الصمامات اللولبية التجريبية الثلاثة ذات 5 اتجاهات و 2 وضع بمنفذ الإغلاق لصمام الخط الهوائي. عندما تكون العملية في حالة الشفط الأيسر، يتم تنشيط الصمام اللولبي الذي يتحكم في الشفط الأيسر، ويقوم الغاز التجريبي بتوصيل منافذ الفتح لصمام مدخل الشفط الأيسر، وصمام مولد غاز الشفط الأيسر، وصمام العادم الأيمن، مما يؤدي إلى فتح هذه الصمامات الثلاثة وإكمال عملية الشفط الأيسر. في الوقت نفسه، يقوم برج الامتزاز الأيمن بإزالة الامتزاز. عندما تكون العملية في حالة موازنة الضغط، يتم تنشيط الصمام اللولبي الذي يتحكم في موازنة الضغط، ويتم إغلاق الصمامات الأخرى. يقوم الغاز التجريبي بتوصيل منافذ الفتح لصمامات موازنة الضغط العلوية والسفلية، مما يؤدي إلى فتح هذين الصمامين وإكمال عملية موازنة الضغط. عندما تكون العملية في حالة الشفط الأيمن، يتم تنشيط الصمام اللولبي الذي يتحكم في الشفط الأيمن، ويقوم الغاز التجريبي بتوصيل منافذ الفتح لصمام مدخل الشفط الأيمن، وصمام مولد غاز الشفط الأيمن، وصمام العادم الأيسر، مما يؤدي إلى فتح هذه الصمامات الثلاثة وإكمال عملية الشفط الأيمن. في الوقت نفسه، يقوم برج الامتزاز الأيسر بإزالة الامتزاز. في كل جزء من أجزاء العملية، يجب إغلاق جميع الصمامات باستثناء تلك التي يجب أن تكون مفتوحة. لضمان الإطلاق الكامل للأكسجين من المنخل الجزيئي أثناء تخفيف الضغط إلى الغلاف الجوي، يتم استخدام غاز النيتروجين لتطهير برج إزالة الامتزاز من خلال صمام خلفي مفتوح عادةً، مما يطرد الأكسجين من البرج. تحدث هذه العملية، المسماة التدفق الخلفي، بالتزامن مع إزالة الامتزاز.
يعمل مولد النيتروجين في مصنعنا باستخدام وحدة تحكم قابلة للبرمجة Siemens S7-200. تتحكم هذه الوحدة أولاً في الصمامات اللولبية، والتي بدورها تتحكم في فتح وإغلاق ثمانية صمامات خطوط هوائية في البرجين A و B. يتم تخزين التسلسل الزمني للصمام اللولبي في وحدة التحكم القابلة للبرمجة. خلال سنوات تشغيل مولد النيتروجين لدينا، كانت المشاكل الرئيسية هي ضغط إنتاج منخفض للغاز و محتوى أكسجين مرتفع.
