Een PSA-stikstofgenerator (Pressure Swing Adsorption) met een capaciteit van 1000 Nm³/h en een persdruk van 0,3–0,6 MPa

Een PSA-stikstofgenerator (Pressure Swing Adsorption) met een capaciteit van 1000 Nm³/h en een persdruk van 0,3–0,6 MPa is een industrieel systeem dat stikstofgas produceert uit perslucht met behulp van Carbon Molecular Sieve (CMS)-technologie. Deze systemen worden veel gebruikt voor continue stikstofproductie op locatie in plaats van stikstofcilinders of opslag van vloeibare stikstof.

Atmosferische lucht bevat ongeveer:

• 78% Stikstof
• 21% zuurstof
• Kleine hoeveelheden argon, CO₂ en vocht

Het PSA-systeem scheidt stikstof uit perslucht door gebruik te maken van de verschillende adsorptiesnelheden van zuurstof en stikstof op CMS-materiaal.

Omgevingslucht wordt met behulp van een industriële luchtcompressor gecomprimeerd tot ongeveer 0,7–1,0 MPa.

Perslucht stroomt door:

• Voorfilters
• Gekoelde of droogmiddeldroger
• Filters voor het verwijderen van olie

Dit verwijdert:

• Vocht
• Olie
• Stofdeeltjes

Schone en droge lucht is van cruciaal belang omdat CMS kan worden beschadigd door olie- of waterverontreiniging.

Perslucht komt de eerste adsorptietoren gevuld met CMS binnen.

CMS absorbeert:

• Zuurstof
• CO₂
• Waterdamp

Stikstofmoleculen passeren omdat ze langzamer diffunderen.

Hoogzuivere stikstof verlaat de toren en komt in een stikstofopslagtank terecht.

Typisch zuiverheidsbereik:

• 95% tot 99,9995%

Wanneer toren A verzadigd raakt:

• Toren B begint met adsorptie
• Toren A haalt de druk weg en regenereert

Deze cyclische omschakeling wordt Pressure Swing Adsorption genoemd.

Het proces is volledig automatisch en wordt aangestuurd door PLC.

Zorgt voor persluchttoevoer.

Typische vereiste:

• Olievrije of oliearme schroefcompressor
• Druk: 0,7–1,0 MPa

Verwijdert vocht om CMS te beschermen.

Typisch dauwpunt:

• ≤ −40°C tot −45°C

Verwijderen:

• Olie-aërosolen
• Stof
• Koolwaterstoffen

Twee verticale vaten gevuld met CMS.

Functies:

• Adsorptie
• Regeneratie

Kernscheidingsmateriaal.

Eigenschappen:

• Adsorbeert selectief zuurstof
• Lange levensduur (5–10+ jaar)

Stabiliseert:

• Stroom
• Druk
• Zuiverheid

Bediening:

• Klepschakeling
• Drukregeling
• Bewaking van de zuiverheid
• Alarmsystemen

Gemeenschappelijke PLC:

• Siemens S7-1200 / S7-1500

Dit is de belangrijkste vereiste.

Vereist:

• Schoon
• Droog
• Olievrij

Een slechte luchtkwaliteit beschadigt CMS en vermindert de zuiverheid van stikstof.

Aanbevolen:

• 0,7–0,8 MPa persdruk compressor

Lage druk vermindert:

• Stroomsnelheid
• Zuiverheid stabiliteit

De generatorruimte moet beschikken over:

• Goede luchtstroom
• Weinig stof
• Gecontroleerde temperatuur

Typisch onderhoud:

• Vervang filters
• Terugslagkleppen
• Inspecteer de compressor
• Kalibreer de zuurstofanalysator

De onderhoudskosten zijn doorgaans laag (<1% van de kapitaalkosten per jaar).

Geschatte persluchtbehoefte:

• 6.000–8.000 Nm³/u perslucht
• (afhankelijk van de zuiverheidsvereiste)

Een hogere stikstofzuiverheid vereist:

• Meer perslucht
• Grotere CMS-bedden

Typisch totaal systeemvermogen:

• 250–500 kW
• (afhankelijk van compressorefficiëntie)

Een typische installatie omvat:

• Compressorkamer
• Droger/filterskid
• PSA-slip
• Opslagtank

Geschatte voetafdruk:

• 80–200 m²

• Elektrisch
• 380V / 50Hz industriële stroom
• Koeling
• Luchtgekoelde of watergekoelde compressor
• Instrumentenlucht
• Voor pneumatische klepbediening

PSA-stikstofgeneratoren worden veel gebruikt omdat stikstof:

• Inert
• Niet-ontvlambaar
• Oxidatiebestendig

Gebruikt voor:

• Verpakking met gemodificeerde atmosfeer (MAP)
• Snackverpakking
• Koffie verpakking

Voorkomt oxidatie en verlengt de houdbaarheid.

Gebruikt in:

• Golfsolderen
• Reflow-ovens
• Productie van halfgeleiders

Zorgt voor een zuurstofvrije atmosfeer.

Toepassingen:

• Tankdeken
• Pijpleidingen zuiveren
• Explosiepreventie

Gebruikt voor:

• Gloeien
• Sinteren
• Ovenbescherming

Voorkomt oxidatie van metalen.

Hoogzuivere stikstof gebruikt als hulpgas voor:

• Roestvrij staal snijden
• Aluminium snijden

Gebruikt voor:

• Inerte reactoren
• Verpakking
• Bescherming tegen vocht

Gebruikt voor:

• Het zuiveren van pijpleidingen
• Druk testen
• Brandpreventie

• Continue stikstoftoevoer ter plaatse
• Lagere bedrijfskosten dan cilinders
• Volledig automatisch
• Hoge zuiverheid haalbaar
• Snelle opstart
• Weinig onderhoud
• Veiliger dan het hanteren van vloeibare stikstof

• Vereist perslucht van hoge kwaliteit
• Het energieverbruik van de compressor is aanzienlijk
• De prestaties van CMS nemen af ​​als deze vervuild zijn
• Een hogere zuiverheid vermindert de uitgangsstroom

Moderne PSA-systemen omvatten:

• Zuurstofanalysator
• Druksensoren
• Stroommeters
• Automatische zuiverheidscontrole
• Nooduitschakeling
• Alarmen voor hoge/lage druk
• PLC-touchscreen-HMI

Geavanceerde systemen kunnen ook zijn:

• Bewaking op afstand
• SCADA-integratie
• IoT-diagnostiek