Kan de lucht stikstof "produceren"?

Een wereldwijde leverancier van industriële gasafscheiding en -zuivering, evenals oplossingen voor milieubescherming

Stikstof heeft een breed scala aan toepassingen in de industriële sector - het wordt gebruikt om oxidatie bij metaalwarmtebehandeling te voorkomen, om versheid te behouden bij voedselverpakking en voor inert gas afdichting bij chemische productie.

Hoewel ongeveer 78% van de lucht stikstof is, is het niet gemakkelijk om efficiënt en kosteneffectief stikstof met een hoge zuiverheid uit de lucht te scheiden. Vergeleken met de traditionele vloeibare stikstofleveringsmethode, is de PSA-stikstofgenerator (drukzwaaiadsorptie stikstofproductieapparaat) de mainstream on-site stikstofproductieoplossing geworden vanwege zijn eenvoudige structuur, laag energieverbruik en snelle opstart. Het principe kan niet los worden gezien van een belangrijk materiaal - koolstofmoleculair zeef.

Koolstofmoleculaire zeven zijn een soort microporeuze adsorbentia gemaakt van steenkool. Hun poriegrootteverdeling is extreem nauwkeurig en valt precies binnen het kritieke bereik voor de diffusie van zuurstof- en stikstofmoleculen.

PSA-stikstofproductie maakt gebruik van precies dit "dynamische scheidings"-principe:

• De zuurstofmoleculen hebben een kleiner volume en een snellere diffusiesnelheid, en ze kunnen bij voorkeur worden geadsorbeerd door de koolstofmoleculaire zeef.
• De stikstofmoleculen diffunderen langzaam en hebben moeite om de microporiën binnen te dringen, waardoor ze zich ophopen in de gasfase.

Dit betekent dat wanneer de lucht door de adsorptietoren gaat, zuurstofmoleculen worden geadsorbeerd terwijl stikstofmoleculen achterblijven. Dit schijnbaar eenvoudige fysieke proces is eigenlijk het resultaat van precieze controle over tijd, druk en debiet.

Het PSA-systeem bestaat meestal uit twee adsorptietorens, die afwisselend adsorptie en regeneratie uitvoeren om continue stikstofproductie te realiseren.

• Geperste adsorptie
  Gecomprimeerde lucht komt de adsorptietoren binnen. Zuurstofmoleculen worden bij voorkeur geadsorbeerd door de koolstofmoleculaire zeef. Het gas dat uit de bovenkant van de toren komt, is stikstof met een hoge zuiverheid.
• Regeneratie onder drukvermindering
  Wanneer de koolstofmoleculaire zeef zijn adsorptiesaturatiepunt bereikt, daalt de druk in de toren en worden de zuurstofmoleculen gedesorbeerd en afgevoerd. Het adsorbent herwint dan zijn activiteit.

Als de twee torens afwisselend werken, kan een continue stikstoftoevoer worden gerealiseerd. Het hele proces is volledig geautomatiseerd en vereist geen handmatige bediening. Eenmaal ingeschakeld, kan pure stikstof met een zuiverheid tot 95% tot 99,9995% worden geproduceerd.