Ugljikovo molekularno sito, kao jezgra komponenta PSA generator dušika , je adsorpcijski materijal s mikroporoznom strukturom. Veličina i oblik ovih mikropora pažljivo su dizajnirani tako da selektivno adsorbiraju molekule specifične veličine i polariteta. U generatoru dušika PSA, glavni zadatak molekularnog sita ugljika je odvajanje kisika i dušika u zraku.
Postoje značajne razlike u veličini i difuziji molekula kisika i dušika u zraku. Molekule kisika (O₂) su manje, promjera od oko 0,346 nanometara i veće brzine difuzije; Iako su molekule dušika (N₂) veće, promjera od oko 0,364 nanometara i relativno niske brzine difuzije. Kad zrak prođe kroz molekularne sita ugljika, te razlike postaju ključ odvajanja.
Pod pritiskom, molekule kisika u zraku mogu brže ući u mikropore molekularnih sita ugljika zbog svog manjeg promjera i veće brzine difuzije. Ove mikropore imaju snažnu adsorpcijsku silu na molekulama kisika, tako da se molekule kisika čvrsto adsorbiraju na površini i unutar molekularnih sita ugljika. Istodobno, molekule dušika nije lako ući u mikropore molekularnih sita ugljika zbog velikog promjera i niske brzine difuzije, pa su obogaćene u plinskoj fazi.
Kako se postupak adsorpcije odvija, koncentracija molekula kisika u molekularnom situ ugljika postupno se povećava, dok se molekule dušika postupno isključuju iz plinske faze. Kad adsorpcija dosegne zasićenost, adsorbirane molekule kisika mogu se desorbirati iz molekularnog sita ugljika smanjujući tlak ili uvođenje inertnog plina za čišćenje, postižući na taj način regeneraciju molekularnog sita ugljika. Ovaj je postupak cikličan, a dušik se može kontinuirano proizvoditi iz zraka.
Na temelju performansi adsorpcije i kinetičkog učinka molekularnih sita ugljika, generatori dušika PSA postižu učinkovito odvajanje kisika i dušika u zraku. Njegov princip rada može se sažeti na sljedeći način:
Adsorpcija tlaka: Zrak ulazi u adsorpcijski toranj generatora dušika PSA i prolazi kroz sloj molekularnog sita ugljika pod pritiskom. U ovom trenutku, molekule kisika adsorbiraju se molekularnim sitom ugljika, dok su molekule dušika obogaćene u plinskoj fazi.
Izjednačeno smanjenje tlaka: Kada molekule kisika u adsorpcijskom tornju dosegnu zasićenost, tlak u adsorpcijskom tornju postupno se smanjuje podešavanjem ventila. Ovaj postupak pomaže u smanjenju potrošnje energije i poboljšanju čistoće dušika.
Obrnuta regeneracija: Iako se smanjuje tlak, za čišćenje se uvodi inertni plin (poput samog dušika), tako da se adsorbirane molekule kisika desorbiraju iz molekularnog sita ugljika. Ovaj postupak postiže regeneraciju molekularnog sita ugljika i priprema se za sljedeći krug postupka adsorpcije.
Ispiranje i pojačanje: Nakon obrnute regeneracije, zaostali plin u adsorpcijskom tornju dodatno se uklanja korakom ispiranja, a korak pojačanja koristi se za pripremu za sljedeći krug postupka adsorpcije.
Kroz ciklus gornjih koraka, generator PSA dušika može kontinuirano proizvoditi dušik iz zraka. Ovaj postupak nije samo učinkovit i štedljiv energiju, već i ekološki prihvatljiv i bez zagađenja. U usporedbi s tradicionalnom kriogenom ili kemijskom proizvodnjom dušika, generator PSA dušika ima značajne prednosti performansi:
Visoka učinkovitost i ušteda energije: generator dušika PSA ima nisku potrošnju energije i relativno niske operativne troškove.
Ekološki prihvatljiv i bez zagađenja: cijeli postupak proizvodnje dušika ne zahtijeva uporabu kemijskih reagensa ili stvaranje opasnih otpada, što je ekološki prihvatljivo.
Jednostavan za rad: Moderni generatori dušika PSA obično koriste kontrolu mikroračunala ili kontrolu PLC programa, što ostvaruje potpuno automatizirani rad i smanjuje poteškoće i intenzitet rada rada.
Širok raspon primjena: generatori dušika PSA mogu prilagoditi čistoću i protok dušika prema stvarnim potrebama, a prikladni su za razna industrijska polja i scenarije primjene.
