Un ghid complet despre principiul de funcționare al generatoarelor de azot PSA

Un generator de azot PSA este de obicei soluția pentru furnizarea regulată de azot, fără a fi nevoie să achiziționați butelii în mod frecvent. Separă azotul și oxigenul la fața locului, folosind aer normal, pentru a satisface nevoile companiilor pentru o aprovizionare sigură cu gaz, dacă este necesar. Acest lucru este aplicat frecvent în fabricile de ambalaje alimentare, fabricile de tăiere cu laser și chiar în fabricile de electronice. Companiile pot alege să producă azot la cerere și să nu fie nevoite să aștepte livrarea acestuia. Este ușor, dar logica din spatele său este puțin ingenioasă și poate fi util să îl examinăm pas cu pas.

Logica de bază a separării aerului pentru producerea de azot

Ideea cheie din spatele unui generator de azot PSA este de a putea separa azotul (N2) de celelalte gaze din aer, în principal oxigenul. Totul începe cu aerul obișnuit din atmosferă. Aerul este comprimat sau introdus într-o zonă mai mică, unde gazele sunt mai ușor de controlat și pot fi mișcate în sistem. Aerul este comprimat și trece printr-o sită moleculară unică de carbon pentru a-l comprima. Porii acestui material sunt foarte mici și sunt foarte selectivi. Moleculele de oxigen sunt puțin mai mici decât moleculele de N₂ și se mișcă într-un mod ușor diferit, astfel încât poate fi prins mai ușor în sită. Moleculele de azot, însă, trec prin ele și se deplasează mai departe. De obicei, două dintre aceste rezervoare vor fi în funcțiune. Celălalt rezervor va fi curățat și resetat, iar rezervorul de oxigen va fi colectat. Partea de „oscilație a presiunii” a procesului este o comutare între cele două. O parte este sub presiune ridicată pentru a separa gazele, iar apoi presiunea este redusă, astfel încât oxigenul să poată fi îndepărtat din capcană. Procesul este apoi repetat. Cu această comutare, azotul este menținut în flux constant. Acesta este un motiv pentru care industriile se pot asigura că va fi utilizat continuu. Azotul este utilizat în linia de ambalare a alimentelor pentru a elimina oxigenul din interiorul ambalajelor sigilate, crescând durata de valabilitate a gustărilor și a altor produse alimentare. Pentru atelierele de tăiere cu laser, azotul este utilizat pentru a oferi protecție împotriva arderii sau oxidării metalului, pentru a face tăieturile mai curate. Secretul viabilității constă în faptul că nu sunt implicate reacții complicate și că nu se utilizează substanțe chimice. Necesită doar utilizarea aerului, a schimbărilor de presiune și a materialului de adsorbție. Sistemul este configurat, iar funcționarea sa este menținută după cum este necesar, cu o gestionare a mișcării aerului. În termeni simpli,... Generator de azot PSA este un filtru inteligent capabil să „rețină” oxigenul și să permită trecerea azotului.

Cum sitele moleculare de carbon separă oxigenul și azotul

În sistemul de azot PSA, „munca” se desfășoară într-un material cunoscut sub numele de sită moleculară de carbon sau, pur și simplu, CMS. Seamănă cu niște granule mici și negre, dar are mulți pori mici în interiorul fiecărui granulă pentru a regla mișcarea gazelor. Aerul este format din elementele de azot și oxigen, care au proprietăți ușor diferite atunci când sunt comprimate în spații înguste. Moleculele de oxigen sunt puțin mai active și se deplasează într-un mod care să conducă la capturarea lor în porii foarte mici ai CMS. Moleculele de azot sunt însă puțin „alunecoase” și ar putea trece mai ușor. Patul CMS este presurizat cu aer comprimat, împingând astfel și oxigenul și azotul în pat. Dacă oxigenul nu este lăsat să treacă prin pori, acesta va rămâne în structură. Aceasta se numește adsorbție atunci când moleculele de gaz aderă la suprafața materialului. Gazul produs conține azot, care continuă să curgă și să iasă din sistem. O imagine bună de avut în minte este un „hol” cu mulți oameni în el și o ușă mică. Oxigenul este ca oamenii cu saci mari în fața lor care sunt blocați la ușă; Azotul seamănă mai mult cu oamenii cu saci mai mici în fața lor și se potrivește perfect. Sistemul nu se bazează pe un singur pat de sită. Un pat este utilizat pentru a capta oxigenul, iar celălalt este ventilat pentru a decomprima oxigenul prins și a-l elimina. Etapa de resetare este esențială, deoarece permite sitei să funcționeze din nou. După aceea, se alternează între cele două paturi. Acesta este ciclul continuu, esențial pentru menținerea unei producții constante de azot. Acest lucru ar putea apărea într-o instalație de tăiere cu laser, unde este necesar un flux curat de azot pentru a preveni oxidarea metalului în timpul utilizării. CMS elimină oxigenul înainte de sosirea oxigenului la echipament, ceea ce contribuie la menținerea unor muchii de tăiere curate. CMS este atât de eficient nu numai pentru conținut, ci și pentru că funcționează sub presiune. Devine un fel de filtru care se resetează continuu și produce azot fără nicio întrerupere.

Procesul complet de lucru al adsorbției cu presiune oscilantă cu două turnuri

Un sistem de adsorbție cu turn dublu cu presiune oscilantă este conceput pentru a menține fluxuri continue de azot. Acesta are două turnuri care conțin aceeași cantitate de sită moleculară de carbon, care sunt utilizate alternativ pentru a efectua procesul de separare a aerului. Ciclul începe atunci când aerul comprimat intră în primul turn. Când presiunea este mare, în interior moleculele de oxigen aderă la materialul sitei. Azotul nu este la fel de ușor captat și trece prin turn și iese ca gazul produs. Rolurile se schimbă apoi după o scurtă perioadă de timp. Primul turn începe să elibereze presiunea și începe regenerarea, iar al doilea turn începe să producă azot. Această comutare este controlată să se producă într-un ritm controlat, de obicei de ordinul secundelor, astfel încât producția rămâne constantă. Acest lucru poate fi ilustrat ca doi angajați cu un program de ture. Unul este în producție, iar celălalt se odihnește, pregătindu-se pentru următoarea rundă. Ei alternează, astfel încât nu există nicio oprire a producției.

Introducere în funcțiile fiecărei componente din sistemul PSA

Un sistem de azot PSA este ca un lanț, fiecare verigă având propria sa sarcină specifică. Eșecul unei componente de a-și îndeplini funcția înseamnă că întregul proces este mai puțin stabil. Cunoașterea acestor componente vă permite să apreciați cu ușurință producția de azot atunci când este nevoie. De obicei, începe cu o defecțiune a compresorului de aer. Această unitate trage aerul normal și îl comprimă la presiunea corespunzătoare. Dacă acest pas nu este făcut, aerul ar fi prea slab pentru a fi utilizat în procesul de separare. Aerul comprimat este încă fierbinte și ar putea fi apă sau praf. Aici intervine secțiunea de tratare a aerului. Filtrele și uscătoarele purifică aerul înainte de introducerea acestuia în sistemul principal. Acest proces ajută la păstrarea sitei moleculare de carbon și la menținerea stabilității performanței în timp datorită eliminării prafului și a vaporilor de apă. Următorul este rezervorul recipientului de aer. Acesta este similar cu un tampon. Elimină orice turbulență în fluxul de aer în unitatea PSA, asigurând un flux constant de aer comprimat. Acest lucru ajută la menținerea presiunii în timpul funcționării. Apoi, partea centrală a sistemului o reprezintă turnurile duble de adsorbție încărcate cu site moleculare de carbon. Turnurile duble de adsorbție care conțin site moleculare de carbon reprezintă inima sistemului. Aceste turnuri alternează în separarea oxigenului de azot. Un turn produce azot, iar celălalt este curățat și resetat. Această comutare asigură că producția este neîntreruptă.

Factorii cheie care afectează puritatea și debitul azotului

Cantitatea de azot pur și viteza cu care acesta curge dintr-un sistem PSA nu sunt fixe. Acestea vor varia în funcție de configurație și de utilizarea sistemului. Există câteva aspecte importante care joacă un rol important în puritatea gazului N2 și în cantitatea de gaz care poate fi produsă într-o anumită cantitate. Unul dintre cei mai importanți factori este presiunea aerului. Echipament generator de azot PSA Sistemul trebuie să aibă presiunea adecvată pentru a asigura că oxigenul gazos intră în sita moleculară de carbon. O presiune insuficientă nu este benefică pentru separarea oxigenului și reduce, de asemenea, puritatea azotului. Dacă este prea mare, există posibilitatea ca sistemul să piardă energie fără a produce mult randament. Cea mai comună configurație este variația presiunii pentru a obține echilibrul corect. O altă problemă este cât de repede se va mișca aerul. Se introduc cantități excesiv de mari de gaz simultan, ceea ce nu este suficient pentru a permite sitei să funcționeze corect. Acest lucru poate duce la reducerea calității azotului. Dar în condiții de flux de aer redus, pot apărea lipsuri de produs și ineficiențe. Orice echilibru între puritate și viteză.