Proses Pressure Swing Adsorption (PSA) adalah teknologi pemisahan gas.

1 Pendahuluan tentang Produksi Nitrogen PSA (Pressure Swing Adsorption)
1.1 Pressure Swing Adsorption
Pressure Swing Adsorption (PSA) adalah teknologi pemisahan gas. Pada tahun 1960, C. W. Skarstrom dari Amerika Serikat adalah yang pertama kali memperoleh paten untuk produksi oksigen PSA dengan saringan molekuler, diikuti oleh penelitian eksperimental ekstensif yang dilakukan di negara-negara seperti Inggris Raya, Jerman, dan Jepang. Pada tahun 1970, UCC (United Carbides Corporation) di Amerika Serikat adalah yang pertama kali mencapai produksi skala industri dan telah lama memegang posisi terdepan dalam pengembangan dan aplikasi teknologi PSA. Bersaing dengan metode pemisahan tradisional, proses PSA telah mengalami peningkatan dan penyempurnaan berkelanjutan, yang mengarah pada perkembangannya yang pesat.
1.2 Prinsip Kerja
Sistem pembangkit nitrogen PSA menggunakan udara sebagai bahan baku dan menggunakan adsorben padat yang sangat efisien dan sangat selektif (saringan molekuler karbon) untuk secara selektif menyerap nitrogen dan oksigen, sehingga memisahkannya dari udara. Pemisahan nitrogen dan oksigen oleh saringan molekuler karbon terutama didasarkan pada laju difusi yang berbeda dari kedua molekul gas ini di dalam saringan. Molekul gas dengan diameter lebih kecil (oksigen) berdifusi lebih cepat dan menembus lebih dalam ke fase padat saringan molekuler. Akibatnya, nitrogen menjadi kaya dalam fase gas. Setelah sekitar 2 menit, adsorpsi oksigen oleh saringan molekuler mencapai kesetimbangan. Memanfaatkan karakteristik bahwa kapasitas adsorpsi saringan molekuler karbon bervariasi dengan tekanan, tekanan dikurangi untuk melepaskan molekul oksigen dari saringan molekuler; proses ini disebut regenerasi. Pressure Swing Adsorption (PSA) biasanya menggunakan dua menara yang terhubung secara paralel, yang secara bergantian mengalami adsorpsi tekanan dan regenerasi penurunan tekanan untuk menghasilkan pasokan nitrogen yang berkelanjutan.
1.3 Tinjauan Proses
Sistem pembangkit nitrogen yang lengkap meliputi: kompresor udara — unit pemurnian udara terkompresi — tangki penyimpanan udara — generator nitrogen PSA — tangki penyangga nitrogen — tangki penyimpanan nitrogen (tekanan rendah) — sistem penekanan nitrogen — tangki penyimpanan nitrogen
(tekanan tinggi).
2 Pengenalan Peralatan
2.1 Pemilihan Generator Nitrogen
Memilih generator nitrogen melibatkan banyak pertimbangan. Pertama, penelitian pasar pendahuluan yang menyeluruh harus dilakukan untuk menentukan spesifikasi model tertentu (output nitrogen, kemurnian nitrogen, tekanan keluar, titik embun, dll.). Analisis komparatif yang komprehensif terhadap kinerja dan fitur generator nitrogen harus dilakukan, dan pemilihan harus didasarkan pada lingkungan operasi lokal.

3. Produksi dan Operasi Generator Nitrogen
Sistem kontrol listrik mengelola urutan operasi sesuai dengan program tertentu, bergantian antara adsorpsi tekanan dan regenerasi dekompresi. Proses produksi gas beroperasi secara otomatis, dengan laju aliran nitrogen, tekanan, dan kemurnian dapat disesuaikan dan ditampilkan secara terus menerus.
3.1 Inspeksi Personel dan Area Fokus Utama
Saat melakukan inspeksi, operator generator nitrogen harus memperhatikan aspek-aspek berikut: (1) Pertama, verifikasi bahwa kemurnian nitrogen dan titik embun memenuhi persyaratan; kemudian, konfirmasikan bahwa adsorpsi dan regenerasi berjalan normal; (2) Periksa apakah pasokan listrik, pasokan gas, pasokan air, dan kondisi suhu yang dibutuhkan oleh unit normal; (3) Pantau tekanan tangki penyimpanan udara dan pertahankan antara 0,7 dan 0,75 MPa, pastikan tidak turun di bawah nilai yang ditentukan; (4) Periksa katup pembuangan otomatis selama setiap pemeriksaan untuk mencegah penyumbatan atau kerusakan yang dapat mengkompromikan fungsi pembuangannya; (5) Periksa secara berkala apakah sirip penukar panas pengering refrigerasi bersih untuk mencegah pembuangan panas yang buruk mempengaruhi kinerja dan masa pakai pengering; (6) Pemeliharaan berkala filter presisi terutama melibatkan penggantian kartrid filter berdasarkan kondisi penggunaan filter; rujuk jadwal pemeliharaan dan prosedur yang direkomendasikan oleh produsen filter untuk pemeliharaan filter; (7) Kalibrasi penganalisis oksigen sebulan sekali; jika kandungan oksigen melebihi nilai yang ditentukan, pertimbangkan apakah probe oksigen telah mencapai akhir masa pakainya dan segera ganti; siklus penggantian yang direkomendasikan adalah satu tahun; (8) Periksa secara teratur sensitivitas katup solenoid dan pneumatik, rentang tekanan regulator tekanan, akurasi penganalisis gas, kekencangan menara adsorpsi, kondisi pembuangan peredam, dan kebersihan tabung bagian dalam flowmeter, dan atasi masalah apa pun dengan segera untuk memastikan operasi peralatan yang normal.
4 Pemeliharaan dan Servis Generator Nitrogen
4.1 Kompresor Udara (Tipe Sekrup)
Kompresor udara (atau set kompresor) memasok udara terkompresi yang dibutuhkan oleh sistem pembangkit nitrogen PSA (Pressure Swing Adsorption). Laju aliran, tekanan, dan spesifikasi lainnya ditentukan oleh konsumsi udara sistem pembangkit nitrogen PSA. Efisiensi (konsumsi) sistem PSA terutama ditentukan oleh kinerja saringan molekuler, aliran proses, dan struktur adsorber. Kompresor udara harus memenuhi spesifikasi berikut: (1) laju pengiriman udara ≥ 16,5 m³/menit; (2) tekanan pembuangan antara 0,8 dan 0,98 MPa; (3) kandungan minyak ≤ 3 ppm; (4) suhu ≤ 45°C.
Dalam operasi aktual, inspeksi rutin kompresor udara meliputi: suhu operasi (≤ 105°C), tekanan operasi (0,8–1,0 MPa), dan tekanan air (0,3–0,6 MPa). Inspeksi bulanan meliputi pemeriksaan level oli dan pemeriksaan kebocoran pada sambungan pipa. Pemeliharaan triwulanan meliputi pembersihan saringan udara masuk dan elemen filter udara, serta pemeriksaan fitting. Pemeliharaan tahunan dilakukan oleh manual pemeliharaan produk Ingersoll Rand (INGERSOLL RAND) dan dilakukan oleh insinyur profesional Ingersoll Rand. Selama operasi harian, ikuti rekomendasi pemeliharaan dan urutan prioritas yang diuraikan dalam manual: (1) Lakukan pemeliharaan berdasarkan tampilan pengontrol; (2) Lakukan pemeliharaan setahun sekali. Jika terjadi malfungsi umum, penanggung jawab peralatan harus memecahkan masalah menggunakan metode perbaikan yang diuraikan dalam panduan pemecahan masalah manual. Jika masalah tidak dapat diselesaikan, silakan hubungi insinyur profesional Ingersoll Rand untuk bantuan.
Faktor utama yang mempengaruhi kinerja kompresor udara setiap hari adalah suhu, dan faktor utama yang mempengaruhi suhu (dalam kondisi tekanan dan laju aliran konstan) meliputi: musim, suhu air, dan kualitas air. Pipa air pendingin peralatan dirancang untuk air kota dengan diameter masuk dan keluar 40 mm. Konsumsi air sekitar 9 metrik ton per jam dan dibuang langsung. Gagal mendaur ulang air ini akan mengakibatkan pemborosan yang signifikan; namun, menerapkan sistem untuk mendaur ulang air pendingin untuk digunakan kembali memerlukan investasi finansial yang besar (kekerasan air lokal berkisar antara 380 hingga 410 miligram per liter). Musim panas adalah musim yang paling menuntut bagi kompresor udara dalam hal kinerja peralatan, dan juga berfungsi sebagai ujian apakah pemilihan awal jenis pendingin sudah tepat. Dalam sistem pembangkit nitrogen PSA (Pressure Swing Adsorption), kompresor udara menyumbang sebagian besar biaya pemeliharaan dan servis peralatan. Saat memilih metode pembangkit nitrogen jenis ini, penting untuk melakukan penelitian pasar pendahuluan dan perencanaan yang menyeluruh untuk memperhitungkan biaya pemeliharaan di masa mendatang.
4.2 Pengering Refrigerasi
Pengering refrigerasi (Model/Spesifikasi: IDS-150AC; 20 Nm³/menit) memerlukan inspeksi harian, termasuk: memeriksa apakah pembuangan kondensat dari pengering refrigerasi dan pembuangan air limbah dari filter tiga tahap tidak terhalang; memverifikasi bahwa tekanan refrigeran (0,3–0,6 MPa) dan tekanan udara terkompresi (<1,0 MPa) berada dalam rentang normal; Pemeliharaan dan servis melibatkan pembersihan penukar panas secara berkala (terutama selama musim semi dan musim panas, ketika pembersihan sering diperlukan untuk mencegah gangguan pembuangan panas), pembersihan port pembuangan, dan secara berkala (umumnya setiap 12 bulan) mengganti tiga filter (Model: Filter Tahap 3 XF3-44, Filter Tahap 7 XF7-44, filter Grade 9 XF9–44); faktor-faktor seperti pemilihan, metode instalasi, lokasi instalasi, dan musim pengering refrigerasi semuanya memiliki dampak tertentu pada kemampuan penghilangan minyak dan kelembapannya.
4.3 Adsorber Karbon Aktif
Aktivitas karbon aktif dan alumina di dalam adsorber berhubungan langsung dengan kualitas udara kompresor dan efektivitas penghilangan minyak dan kelembapan oleh pengering refrigerasi. Umumnya, berdasarkan penggunaan peralatan, karbon aktif dan alumina harus diganti setiap 3 hingga 5 tahun.
4.4 Unit Pemisahan Oksigen-Nitrogen — Menara Adsorpsi Saringan Molekuler
Saringan molekuler karbon adalah komponen inti dari generator nitrogen PSA (Pressure Swing Adsorption). Indikator kinerjanya meliputi: kekerasan, laju produksi nitrogen (Nm³/T-h), laju pemulihan (N₂/Udara) %, dan kepadatan kemasan. Selama operasi, tindakan pencegahan harus diambil untuk mencegah panas berlebih mempengaruhi efisiensi adsorpsi dan untuk menghindari pulverisasi saringan molekuler yang disebabkan oleh benturan aliran gas yang kuat.
4.5 Detektor Gas
(1) Penganalisis Kemurnian Nitrogen (Nitrogen Standar): Model P860 4N, Changai; (2) Penganalisis Kemurnian Oksigen (Kemurnian Tinggi): Model GNL-9100, Changai; Sesuai dengan manual pengguna, kembalikan instrumen ke produsen setiap tahun untuk inspeksi dan kalibrasi probe sensor. Jika ada kelainan yang terdeteksi selama operasi rutin, verifikasi pembacaan dan selidiki penyebabnya.
4.6 Tangki Penyimpanan Gas
Sebagai peralatan penyimpanan produk, lakukan inspeksi mandiri sebulan sekali dan penilaian mandiri setahun sekali; tugaskan Biro Pengawasan Teknis untuk melakukan pengujian non-destruktif setiap tiga tahun. Setelah enam tahun, ketika masa pakai desain tercapai, tentukan apakah akan terus menggunakan peralatan atau menonaktifkannya berdasarkan hasil inspeksi.
5 Kesimpulan
Pemeliharaan dan servis sangat penting untuk memastikan operasi normal generator nitrogen PSA. Sebagai peralatan utilitas, operasi yang stabil dari generator nitrogen PSA menyediakan kondisi dan perlindungan yang diperlukan untuk operasi industri organisasi. Melakukan pemeliharaan dan servis tepat waktu pada semua komponen peralatan dapat mencegah malfungsi, memperpanjang masa pakai peralatan, mengurangi konsumsi energi, dan meningkatkan efisiensi.

Diterjemahkan dengan DeepL.com (versi gratis)