Generatore di azoto PSA: in che modo il setaccio molecolare di carbonio raggiunge un'efficace separazione di ossigeno e azoto?

Setaccio molecolare in carbonio, come componente centrale di Generatore di azoto PSA , è un materiale di adsorbimento con una struttura microporosa. Le dimensioni e la forma di questi micropori sono attentamente progettate per assorbire selettivamente molecole di dimensioni e polarità specifiche. Nel generatore di azoto PSA, il compito principale del setaccio molecolare di carbonio è separare l'ossigeno e l'azoto nell'aria.

Esistono differenze significative nella dimensione e nella velocità di diffusione delle molecole di ossigeno e azoto nell'aria. Le molecole di ossigeno (O₂) sono più piccole, con un diametro di circa 0,346 nanometri e una velocità di diffusione più elevata; Mentre le molecole di azoto (N₂) sono più grandi, con un diametro di circa 0,364 nanometri e una velocità di diffusione relativamente bassa. Quando l'aria passa attraverso setacci molecolari di carbonio, queste differenze diventano la chiave per la separazione.

Sotto la pressione, le molecole di ossigeno nell'aria possono entrare nei micropori dei setacci molecolari di carbonio più velocemente a causa del loro diametro più piccolo e della velocità di diffusione più elevata. Questi micropori hanno una forte forza di adsorbimento sulle molecole di ossigeno, in modo che le molecole di ossigeno siano saldamente adsorbite sulla superficie e all'interno dei setacci molecolari di carbonio. Allo stesso tempo, le molecole di azoto non sono facili da entrare nei micropori dei setacci molecolari di carbonio a causa del loro grande diametro e bassa velocità di diffusione, quindi sono arricchite nella fase gassosa.

Man mano che procede il processo di adsorbimento, la concentrazione di molecole di ossigeno nel setaccio molecolare del carbonio aumenta gradualmente, mentre le molecole di azoto vengono gradualmente escluse dalla fase gassosa. Quando l'adsorbimento raggiunge la saturazione, le molecole di ossigeno adsorbite possono essere desorbite dal setaccio molecolare di carbonio riducendo la pressione o introducendo gas inerte per lo spurgo, raggiungendo così la rigenerazione del setaccio molecolare di carbonio. Questo processo è ciclico e l'azoto può essere prodotto continuamente dall'aria.

Sulla base delle prestazioni di adsorbimento e dell'effetto cinetico dei setacci molecolari del carbonio, i generatori di azoto PSA ottengono un'efficace separazione di ossigeno e azoto nell'aria. Il suo principio di lavoro può essere riassunto come segue:
Adsorbimento della pressione: l'aria entra nella torre di adsorbimento del generatore di azoto PSA e passa attraverso lo strato di setaccio molecolare di carbonio sotto pressione. Al momento, le molecole di ossigeno vengono adsorbite dal setaccio molecolare di carbonio, mentre le molecole di azoto sono arricchite nella fase gassosa.
Riduzione della pressione equalizzata: quando le molecole di ossigeno nella torre di adsorbimento raggiungono la saturazione, la pressione nella torre di adsorbimento viene gradualmente ridotta regolando la valvola. Questo processo aiuta a ridurre il consumo di energia e migliorare la purezza dell'azoto.
Rigenerazione inversa: mentre riduce la pressione, viene introdotto un gas inerte (come l'azoto stesso) per lo spurgo, in modo che le molecole di ossigeno adsorbite siano desorbite dal setaccio molecolare di carbonio. Questo processo raggiunge la rigenerazione del setaccio molecolare in carbonio e si prepara per il prossimo round di processo di adsorbimento.
Flushing e potenziamento: dopo la rigenerazione inversa, il gas residuo nella torre di adsorbimento viene ulteriormente rimosso dalla fase di lavaggio e la fase di potenziamento viene utilizzata per prepararsi al prossimo round di processo di adsorbimento.

Attraverso il ciclo dei passaggi precedenti, il generatore di azoto PSA può produrre continuamente azoto dall'aria. Questo processo non è solo efficiente e risparmio energetico, ma anche ecologico e privo di inquinamento. Rispetto alla tradizionale produzione di azoto criogenico o chimico, il generatore di azoto PSA presenta significativi vantaggi di prestazioni:
Alta efficienza e risparmio energetico: il generatore di azoto PSA ha un basso consumo di energia e costi operativi relativamente bassi.
Eclimamente e privo di inquinamento: l'intero processo di produzione di azoto non richiede l'uso di reagenti chimici o la generazione di rifiuti pericolosi, che è rispettoso dell'ambiente.
Facile da utilizzare: i moderni generatori di azoto PSA di solito utilizzano il controllo del microcomputer o il controllo del programma PLC, che realizza un funzionamento completamente automatizzato e riduce la difficoltà e l'intensità del lavoro del funzionamento.
Ampia gamma di applicazioni: i generatori di azoto PSA possono regolare la purezza e il flusso di azoto in base alle esigenze effettive e sono adatti per una varietà di campi industriali e scenari di applicazione.3