Hiilimolekyyliseula, ydinkomponentti PSA -typpigeneraattori , on adsorptiomateriaali, jolla on mikrohuokoinen rakenne. Näiden mikrohuokojen koko ja muoto on suunniteltu huolellisesti adsorbointimolekyyleihin, joilla on erityinen koko ja napaisuus. PSA -typpigeneraattorissa hiilimolekyyliseulan päätehtävänä on erottaa happi ja typpi ilmassa.
Hapen ja typpimolekyylien koosta ja diffuusiotaajuudessa on merkittäviä eroja ilmassa. Happimolekyylit (O₂) ovat pienempiä, halkaisija on noin 0,346 nanometriä ja suurempi diffuusiotaajuus; Vaikka typpimolekyylit (N₂) ovat suurempia, halkaisija on noin 0,364 nanometriä ja suhteellisen alhainen diffuusiotaso. Kun ilma kulkee hiilimolekyyliseulojen läpi, näistä eroista tulee avain erotteluun.
Paineessa ilmassa happimolekyylit voivat päästä hiilimolekyyliseulojen mikroporeihin nopeammin niiden pienemmän halkaisijan ja suuremman diffuusiotaajuuden vuoksi. Näillä mikrohuovoilla on vahva adsorptiovoima happimolekyyleissä, joten happimolekyylit adsorboivat tiukasti hiilimolekyyliseulojen pinnalla ja sisäpuolella. Samanaikaisesti typpimolekyylejä ei ole helppo päästä hiilimolekyyliseulojen mikroporeille niiden suuren halkaisijan ja alhaisen diffuusionopeuden vuoksi, joten ne rikastuvat kaasufaasissa.
Adsorptioprosessin edetessä happimolekyylien pitoisuus hiilimolekyyliseulassa kasvaa vähitellen, kun taas typpimolekyylit jätetään vähitellen kaasufaasista. Kun adsorptio saavuttaa kylläisyyden, adsorboituneet happimolekyylit voidaan desorboida hiilimolekyyliseulasta vähentämällä painetta tai ottamalla käyttöön inertti kaasua puhdistamista varten, mikä saavuttaa hiilimolekyyliseulan uudistumisen. Tämä prosessi on syklinen, ja typpi voidaan jatkuvasti tuottaa ilmasta.
Hiilimolekyyliseulojen adsorptio suorituskyvyn ja kineettisen vaikutuksen perusteella PSA -typpigeneraattorit saavuttavat hapen ja typen tehokkaan eron ilmassa. Sen toimintaperiaatteet voidaan tiivistää seuraavasti:
Paine -adsorptio: Ilma tulee PSA -typen generaattorin adsorptiotorniin ja kulkee hiilimolekyyliseulakerroksen läpi paineen alla. Tällä hetkellä happimolekyylejä adsorboi hiilimolekyyliseulalla, kun taas typpimolekyylit rikastuvat kaasufaasissa.
Tasatun paineen vähentäminen: Kun adsorptiotornin happimolekyylit saavuttavat kylläisyyden, adsorptiotornin paine vähenee vähitellen säätämällä venttiili. Tämä prosessi auttaa vähentämään energiankulutusta ja parantamaan typen puhtautta.
Käänteinen regeneraatio: Vaikka paineen vähentäminen, puhdistamista varten johdetaan inertti kaasu (kuten typpi) siten, että adsorboituneet happimolekyylit desorboivat hiilimolekyyliseulasta. Tämä prosessi saavuttaa hiilimolekyyliseulan uudistumisen ja valmistelee seuraavaa adsorptioprosessin kierrosta.
Huuhtelu ja lisääminen: Käänteinen uudistumisen jälkeen adsorptiotornin jäännöskaasu poistetaan edelleen huuhteluvaiheella, ja lisäysvaihetta käytetään valmistautumaan seuraavalle adsorptioprosessille.
Yllä olevien vaiheiden syklin kautta PSA -typpigeneraattori voi jatkuvasti tuottaa typpeä ilmasta. Tämä prosessi ei ole vain tehokas ja energiansäästö, vaan myös ympäristöystävällinen ja pilaantumaton. Verrattuna perinteiseen kryogeeniseen tai kemialliseen typpituotantoon, PSA -typpigeneraattorilla on merkittäviä suorituskykyä:
Korkea hyötysuhde ja energiansäästö: PSA -typpigeneraattorilla on alhainen energiankulutus ja suhteellisen alhaiset käyttökustannukset.
Ympäristöystävällinen ja pilaantumaton: Koko typen tuotantoprosessi ei vaadi kemiallisten reagenssien käyttöä tai vaarallisten jätteiden tuottamista, mikä on ympäristöystävällistä.
Helppo käyttää: Nykyaikaiset PSA -typpigeneraattorit käyttävät yleensä mikrotietokoneen ohjausta tai PLC -ohjelman ohjausta, joka toteuttaa täysin automatisoidun toiminnan ja vähentää toiminnan vaikeuksia ja työvoiman voimakkuutta.
Laaja sovellusvalikoima: PSA -typpigeneraattorit voivat säätää typen puhtautta ja virtausta todellisten tarpeiden mukaan ja sopivat monille teollisuuskenttille ja sovellusskenaarioille.
