Molekulárne sito uhlíka, ako jadrová zložka Generátor dusíka PSA , je adsorpčný materiál s mikroporéznou štruktúrou. Veľkosť a tvar týchto mikropórov sú starostlivo navrhnuté tak, aby selektívne adsorbovali molekuly špecifickej veľkosti a polarity. V generátore dusíka PSA je hlavnou úlohou molekulárneho sita uhlíka oddeliť kyslík a dusík vo vzduchu.
Existujú významné rozdiely vo veľkosti a rýchlosti difúzie molekúl kyslíka a dusíka vo vzduchu. Molekuly kyslíka (O₂) sú menšie, s priemerom asi 0,346 nanometrov a vyššou difúznou rýchlosťou; zatiaľ čo molekuly dusíka (n₂) sú väčšie, s priemerom asi 0,364 nanometrov a relatívne nízkou rýchlosťou difúzie. Keď vzduch prechádza cez molekulárne sitá uhlíka, tieto rozdiely sa stávajú kľúčom k oddeleniu.
Pod tlakom môžu kyslíkové molekuly vo vzduchu vstúpiť do mikropórov molekulárnych sievov uhlíka rýchlejšie v dôsledku ich menšieho priemeru a vyššej rýchlosti difúzie. Tieto mikropóry majú silnú adsorpčnú silu na molekuly kyslíka, takže molekuly kyslíka sú pevne adsorbované na povrchu a vo vnútri molekulárnych sietí uhlíka. Zároveň nie je ľahké vstúpiť do mikropórov molekulárnych sálov uhlíka v dôsledku ich veľkého priemeru a nízkej difúznej rýchlosti, takže sú obohatené v plynnej fáze.
Ako prebieha adsorpčný proces, koncentrácia molekúl kyslíka v molekulárnom site uhlíka sa postupne zvyšuje, zatiaľ čo molekuly dusíka sa postupne vylučujú z plynovej fázy. Keď adsorpcia dosiahne saturáciu, adsorbované molekuly kyslíka môžu byť desorbované z molekulárneho sita uhlíka znížením tlaku alebo zavedením inertného plynu na očistenie, čím sa dosiahne regenerácia molekulárneho Siega uhlíka. Tento proces je cyklický a dusík sa môže neustále vyrábať zo vzduchu.
Na základe adsorpčného výkonu a kinetického účinku molekulárnych sily uhlíka dosahujú generátory dusíka PSA účinnú separáciu kyslíka a dusíka vo vzduchu. Jeho pracovný princíp možno zhrnúť takto:
Tlaková adsorpcia: Vzduch vstupuje do adsorpčnej veže generátora dusíka PSA a prechádza cez vrstvu molekulárneho sita uhlíka pod tlakom. V tejto dobe sú molekuly kyslíka adsorbované molekulárnym sitom uhlíka, zatiaľ čo molekuly dusíka sú obohatené v plynnej fáze.
Vyrovnané zníženie tlaku: Keď sa molekuly kyslíka v adsorpčnej veži dosiahnu saturáciou, tlak v adsorpčnej veži sa postupne znižuje nastavením ventilu. Tento proces pomáha znižovať spotrebu energie a zlepšovať čistotu dusíka.
Reverzná regenerácia: Pri znižovaní tlaku sa zavádza na očistenie inertný plyn (ako je samotný dusík), takže adsorbované molekuly kyslíka sú desorbované z molekulárneho sita uhlíka. Tento proces dosahuje regeneráciu molekulárneho sita uhlíka a pripravuje sa na ďalšie kolo adsorpčného procesu.
Prepláchnutie a posilňovanie: Po spätnej regenerácii sa zvyškový plyn v adsorpčnej veži ďalej odstraňuje krokom preplachovania a krok zvýšenia sa používa na prípravu na ďalšie kolo adsorpčného procesu.
Prostredníctvom cyklu vyššie uvedených krokov môže generátor dusíka PSA kontinuálne produkovať dusík zo vzduchu. Tento proces je nielen efektívny a energeticky úsporný, ale tiež šetrný k životnému prostrediu a bez znečistenia. V porovnaní s tradičnou produkciou kryogénneho alebo chemického dusíka má generátor dusíka PSA významné výkonnostné výhody:
Vysoká účinnosť a úspora energie: generátor dusíka PSA má nízku spotrebu energie a relatívne nízke prevádzkové náklady.
Environmentálne šetrné a bez znečistenia: Celý proces výroby dusíka nevyžaduje použitie chemických činidiel alebo tvorbu nebezpečných odpadov, ktoré je šetrné k životnému prostrediu.
Ľahko ovládateľné: Moderné generátory dusíka PSA zvyčajne používajú kontrolu mikropočítačov alebo riadenie programu PLC, čo realizuje plne automatizovanú prevádzku a znižuje ťažkosti a intenzitu práce.
Široká škála aplikácií: Generátory dusíka PSA môžu upravovať čistotu a tok dusíka podľa skutočných potrieb a sú vhodné pre rôzne priemyselné oblasti a scenáre aplikácií.3
