A
nitrogén generátor nitrogéngáz-generátorként is ismert, úgy működik, hogy a nitrogéngázt (N2) elválasztja a környező levegőtől, amely körülbelül 78% nitrogénből és 21% oxigénből áll, valamint nyomokban egyéb gázokat. A nitrogéngenerátorok két elsődleges módszerrel érik el ezt az elválasztást: nyomásingadozásos adszorpció (PSA) és membránleválasztás. Az egyes módszerek működése a következő:
1. Nyomáslengés-adszorpció (PSA):
A PSA-eljárás a gázok eltérő adszorpciós jellemzőire támaszkodik szilárd adszorbens anyagon, jellemzően szénmolekulaszitákon. Íme egy lépésről lépésre a PSA nitrogéngenerátor működésének magyarázata:
Adszorpciós fázis: A folyamat szén molekulaszitákkal megtöltött adszorpciós oszloppárral kezdődik. Ebben a fázisban az egyik oszlopba sűrített levegőt vezetnek (amely oxigént, nitrogént és egyéb gázokat tartalmaz), míg a másik oszlop inaktív marad.
Szelektív adszorpció: A szén molekuláris sziták nagyobb affinitást mutatnak az oxigénhez és más szennyeződésekhez, mint a nitrogénhez. Ennek eredményeként a sziták adszorbeálják az oxigént és más nyomgázokat, lehetővé téve a nitrogén viszonylagos akadálytalan átjutását.
Nitrogéntermelés: A nitrogénnel dúsított gázt ezután összegyűjtik az aktív oszlopról, és termékgázként szállítják. Ez a nitrogén nagy tisztaságú, jellemzően 95% és 99,999% között van, az alkalmazástól és a generátor kialakításától függően.
Oszlopok váltása: Egy előre meghatározott idő elteltével, vagy amikor az aktív oszlop telítődik adszorbeált gázokkal, az oszlopok szerepet cserélnek. Az előzőleg aktív oszlop a deszorpciós fázisba lép, míg a másik oszlop nitrogéntermelésre válik aktívvá.
Deszorpciós fázis: Ebben a fázisban az adszorbeált gázok a nyomás csökkentésével kiszabadulnak a telített oszlopból. Ez a deszorpciónak vagy regenerálásnak nevezett folyamat előkészíti az oszlopot a következő adszorpciós ciklusra.
Folyamatos működés: A generátor ciklikusan váltakozik az adszorpciós és deszorpciós fázis között, biztosítva a nagy tisztaságú nitrogéngáz folyamatos ellátását.
2. Membránleválasztás:
A membrán nitrogéngenerátorok más elvet alkalmaznak a nitrogén és a levegő elválasztására a félig áteresztő membránon keresztüli gázáteresztő képesség különbségei alapján. Így működik a membrán nitrogéngenerátor:
Membrán anyaga: A generátor szelektív permeabilitású anyagból készült membránt tartalmaz. Ez a membrán lehetővé teszi a nitrogénmolekulák könnyebb átjutását, mint az oxigénmolekulák és más gázok.
Levegő kompresszió: A membrán egyik oldalára sűrített levegő kerül. Ez a sűrített levegő oxigén és nitrogén keverékét tartalmazza.
Gázleválasztás: Ahogy a levegő átáramlik a membránon, a nitrogénmolekulák könnyebben diffundálnak át a membránon, mint az oxigénmolekulák. Ez a szelektív permeáció a membrán egyik oldalán dúsított nitrogénáramot, a másik oldalon oxigénnel dúsított áramot eredményez.
Nitrogéngyűjtés: A nitrogénben dúsított gázt a membrán azon oldaláról gyűjtik össze, ahol áthatolt, míg az oxigénnel dúsított gázáramot szükség szerint felszabadítják vagy tovább dolgozzák.
Folyamatos működés: A membrán nitrogéngenerátorok folyamatos nitrogéngáz-ellátást biztosítanak mindaddig, amíg a rendszert sűrített levegővel látják el.
Mind a PSA, mind a membrán nitrogéngenerátorok megbízható nitrogénforrásokat kínálnak változó tisztaságú és áramlási sebességgel, így alkalmasak az ipari, kereskedelmi és tudományos alkalmazások széles körére. A módszerek közötti választás olyan tényezőktől függ, mint a szükséges tisztaság, áramlási sebesség és a speciális alkalmazási követelmények.
