Tamis moléculaire en carbone, comme composant central de Générateur d'azote PSA , est un matériau d'adsorption avec une structure microporeuse. La taille et la forme de ces micropores sont soigneusement conçues pour adsorber sélectivement les molécules de taille et de polarité spécifiques. Dans le générateur d'azote PSA, la tâche principale du tamis moléculaire de carbone est de séparer l'oxygène et l'azote dans l'air.
Il existe des différences significatives dans la taille et le taux de diffusion de l'oxygène et des molécules d'azote dans l'air. Les molécules d'oxygène (O₂) sont plus petites, avec un diamètre d'environ 0,346 nanomètres et un taux de diffusion plus élevé; tandis que les molécules d'azote (N₂) sont plus grandes, avec un diamètre d'environ 0,364 nanomètres et un taux de diffusion relativement faible. Lorsque l'air passe par des tamis moléculaires de carbone, ces différences deviennent la clé de la séparation.
Sous pression, les molécules d'oxygène dans l'air peuvent entrer dans les micropores de tamis moléculaires de carbone plus rapidement en raison de leur plus petit diamètre et de leur taux de diffusion plus élevé. Ces micropores ont une forte force d'adsorption sur les molécules d'oxygène, de sorte que les molécules d'oxygène sont fermement adsorbées à la surface et à l'intérieur des tamis moléculaires de carbone. Dans le même temps, les molécules d'azote ne sont pas faciles à entrer dans les micropores de tamis moléculaires de carbone en raison de leur grand diamètre et de leur faible taux de diffusion, ils sont donc enrichis en phase gazeuse.
Au fur et à mesure que le processus d'adsorption se déroule, la concentration de molécules d'oxygène dans le tamis moléculaire de carbone augmente progressivement, tandis que les molécules d'azote sont progressivement exclues de la phase gazeuse. Lorsque l'adsorption atteint la saturation, les molécules d'oxygène adsorbées peuvent être désorbées du tamis moléculaire en carbone en réduisant la pression ou en introduisant le gaz inerte pour la purge, réalisant ainsi la régénération du tamis moléculaire en carbone. Ce processus est cyclique et l'azote peut être produit en continu à partir de l'air.
Sur la base des performances d'adsorption et de l'effet cinétique des tamis moléculaires de carbone, les générateurs d'azote PSA atteignent une séparation efficace de l'oxygène et de l'azote dans l'air. Son principe de travail peut être résumé comme suit:
Adsorption de pression: l'air pénètre dans la tour d'adsorption du générateur d'azote PSA et passe à travers la couche de tamis moléculaire de carbone sous pression. À l'heure actuelle, les molécules d'oxygène sont adsorbées par le tamis moléculaire de carbone, tandis que les molécules d'azote sont enrichies en phase gazeuse.
Réduction de la pression égalisée: Lorsque les molécules d'oxygène dans la tour d'adsorption atteignent la saturation, la pression dans la tour d'adsorption est progressivement réduite en ajustant la valve. Ce processus aide à réduire la consommation d'énergie et à améliorer la pureté de l'azote.
Régénération inverse: Lors de la réduction de la pression, un gaz inerte (comme l'azote lui-même) est introduit pour la purge, de sorte que les molécules d'oxygène adsorbées sont désorbées du tamis moléculaire en carbone. Ce processus atteint la régénération du tamis moléculaire en carbone et se prépare pour le prochain cycle de processus d'adsorption.
Fushing et stimulation: Après la régénération inverse, le gaz résiduel dans la tour d'adsorption est encore enlevé par l'étape de rinçage, et l'étape de boosting est utilisée pour préparer le prochain cycle de processus d'adsorption.
À travers le cycle des étapes ci-dessus, le générateur d'azote PSA peut produire en continu de l'azote à partir de l'air. Ce processus est non seulement efficace et économique, mais aussi respectueux de l'environnement et sans pollution. Par rapport à la production traditionnelle d'azote cryogénique ou chimique, le générateur d'azote PSA présente des avantages de performance significatifs:
Haute efficacité et économie d'énergie: le générateur d'azote PSA a une faible consommation d'énergie et des coûts d'exploitation relativement faibles.
Respectueux de l'environnement et sans pollution: l'ensemble du processus de production d'azote ne nécessite pas l'utilisation de réactifs chimiques ou la génération de déchets dangereux, qui est respectueux de l'environnement.
Facile à utiliser: les générateurs d'azote PSA modernes utilisent généralement le contrôle des micro-ordinateurs ou le contrôle du programme PLC, ce qui réalise le fonctionnement entièrement automatisé et réduit la difficulté et l'intensité de la main-d'œuvre du fonctionnement.
Large gamme d'applications: les générateurs d'azote PSA peuvent ajuster la pureté et le flux de l'azote en fonction des besoins réels, et conviennent à une variété de champs industriels et de scénarios d'application.
