Czy powietrze może produkować azot?

Czy powietrze może „produkować azot”? Ten artykuł wyjaśnia zasadę działania generatorów azotu PSA
Chengdu Yizhi Technology
Chengdu Yizhi Technology
Globalny dostawca rozwiązań w zakresie separacji i oczyszczania gazów przemysłowych, ochrony środowiska
​Śledź ją
Azot ma szerokie zastosowanie w przemyśle - obróbka cieplna metali wymaga zapobiegania utlenianiu, pakowanie żywności wymaga utrzymania świeżości, a produkcja chemiczna wymaga uszczelniania gazem obojętnym. 
Chociaż około 78% powietrza to azot, nie jest łatwo wydajnie i ekonomicznie oddzielić azot o wysokiej czystości od powietrza. W porównaniu z tradycyjną metodą dostarczania ciekłego azotu, generator azotu PSA (urządzenie do produkcji azotu metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej) stał się głównym rozwiązaniem do produkcji azotu na miejscu ze względu na prostą konstrukcję, niskie zużycie energii i szybki rozruch. Jego zasada działania nie może być oddzielona od kluczowego materiału - sita molekularnego węglowego. 
1. Sita molekularne węglowe: materiał mikroporowaty zdolny do „rozpoznawania” cząsteczek azotu i tlenu 
Sita molekularne węglowe to rodzaj mikroporowatego adsorbentu wykonanego z węgla. Ich rozkład wielkości porów jest niezwykle precyzyjny, mieszcząc się dokładnie w krytycznym zakresie, w którym cząsteczki tlenu i azotu mogą dyfundować. 
Produkcja azotu metodą PSA wykorzystuje właśnie tę zasadę „separacji dynamicznej”: 
● Cząsteczki tlenu mają mniejszą objętość i szybszą szybkość dyfuzji, dzięki czemu mogą być preferencyjnie adsorbowane przez sito molekularne węglowe. 
Cząsteczki azotu dyfundują wolno i mają trudności z wejściem do mikroporów, gromadząc się w fazie gazowej. 
Oznacza to, że gdy powietrze przepływa przez wieżę adsorpcyjną, cząsteczki tlenu są adsorbowane, podczas gdy cząsteczki azotu pozostają. Ten pozornie prosty proces fizyczny jest w rzeczywistości wynikiem precyzyjnej kontroli czasu, ciśnienia i przepływu. 
II. Adsorpcja zmiennociśnieniowa: naprzemienne cykle adsorpcji pod ciśnieniem i regeneracji pod obniżonym ciśnieniem 
System PSA zazwyczaj składa się z dwóch wież adsorpcyjnych, które naprzemiennie pracują w trybie adsorpcji i regeneracji, aby zapewnić ciągłą produkcję azotu. 
● Adsorpcja pod ciśnieniem 
Sprężone powietrze dostaje się do wieży adsorpcyjnej. Cząsteczki tlenu są preferencyjnie adsorbowane przez sito molekularne węglowe. Gaz wypływający z góry wieży to azot o wysokiej czystości. 
● Regeneracja pod obniżonym ciśnieniem 
Gdy sito molekularne węglowe osiągnie punkt nasycenia adsorpcji, ciśnienie wewnątrz wieży spada, a cząsteczki tlenu są desorbowane i usuwane. Adsorbent odzyskuje swoją aktywność. 
Jeśli obie wieże pracują naprzemiennie, można osiągnąć ciągłe dostarczanie azotu. Cały proces jest w pełni zautomatyzowany i nie wymaga ręcznej obsługi. Po włączeniu zasilania można uzyskać czysty azot o czystości od 95% do 99,9995%. 

III. Projekt systemu: zwiększenie wydajności separacji i stabilności 
Aby w pełni wykorzystać wydajność sita molekularnego węglowego, generator azotu przeszedł wielokrotne optymalizacje pod względem konstrukcji i sterowania: 
● Konstrukcja zapewniająca równomierny rozkład przepływu powietrza gwarantuje pełny kontakt powietrza z adsorbentem wewnątrz wieży, poprawiając tym samym wskaźnik wykorzystania; 
● System automatycznego sterowania PLC precyzyjnie zarządza czasem adsorpcji i regeneracji oraz monitoruje przepływ, ciśnienie i czystość w czasie rzeczywistym; 
Zintegrowana konstrukcja modułowa zapewnia kompaktowość urządzenia i zajmuje niewielką przestrzeń. Może produkować kwalifikowany gaz azotowy w ciągu 20 minut. 
● Niskie zużycie energii. Cały system opiera się wyłącznie na mocy sprężarki powietrza, a koszty eksploatacji są znacznie niższe niż w przypadku dostarczania ciekłego azotu. 
IV. Obszary zastosowań: obejmujące prawie wszystkie scenariusze wymagające „ochrony obojętnej” 
Oczyszczacz powietrza PSA jest szeroko stosowany w różnych procesach produkcji przemysłowej: 
● Obróbka cieplna metali: zapobieganie utlenianiu i odowęglaniu; 
● Chemikalia i farmaceutyki: ochrona reakcji, przedmuchiwanie zbiorników magazynowych i rurociągów azotem; 
● Żywność i napoje: konserwacja przez usuwanie tlenu, pakowanie w atmosferze azotu; 
● Przemysł elektroniczny: ochrona obojętna w produkcji półprzewodników i komponentów elektronicznych. 
Czystość, przepływ i ciśnienie gazu azotowego wytwarzanego przez urządzenie mogą być elastycznie dostosowywane do warunków pracy i charakteryzują się bardzo dużą zdolnością adaptacji. 
V. Wydajna metoda wyboru czystego azotu w oparciu o zmiany ciśnienia 
Technologia oczyszczania azotu PSA wykorzystuje powietrze jako surowiec i zmiany ciśnienia jako środek. Poprzez „selektywną adsorpcję” sit molekularnych węglowych na poziomie mikroskopowym osiąga wydajną separację azotu i tlenu. 
Nie wymaga skomplikowanego sprzętu kriogenicznego ani zewnętrznego dostarczania ciekłego azotu i może stabilnie uzyskiwać gaz azotowy o wysokiej czystości. 
Krótko mówiąc: 
Napływ powietrza → Zmiana ciśnienia → Separacja azotu i tlenu → Ciągłe dostarczanie azotu. 
Ta prosta, a jednocześnie wydajna zasada sprawia, że generator azotu PSA jest jednym z najbardziej opłacalnych rozwiązań do produkcji azotu przemysłowego dostępnych obecnie.