A
generátor dusíka , tiež známy ako generátor dusíkového plynu, funguje tak, že oddeľuje plynný dusík (N2) z okolitého vzduchu, ktorý pozostáva z približne 78 % dusíka a 21 % kyslíka spolu so stopovými množstvami iných plynov. Existujú dva primárne spôsoby, ktorými generátory dusíka dosahujú túto separáciu: adsorpcia pri kolísaní tlaku (PSA) a membránová separácia. Jednotlivé metódy fungujú takto:
1. Adsorpcia kolísania tlaku (PSA):
Proces PSA sa spolieha na diferenciálne adsorpčné charakteristiky plynov na pevnom adsorpčnom materiáli, typicky uhlíkových molekulových sitách. Tu je podrobné vysvetlenie toho, ako funguje generátor dusíka PSA:
Adsorpčná fáza: Proces začína párom adsorpčných kolón naplnených uhlíkovými molekulovými sitami. Počas tejto fázy sa do jednej kolóny privádza stlačený vzduch (obsahujúci kyslík, dusík a iné plyny), zatiaľ čo druhá kolóna zostáva neaktívna.
Selektívna adsorpcia: Uhlíkové molekulové sitá majú väčšiu afinitu ku kyslíku a iným nečistotám ako k dusíku. Výsledkom je, že sitá adsorbujú kyslík a iné stopové plyny, čo umožňuje dusíku prechádzať relatívne bez prekážok.
Výroba dusíka: Plyn obohatený dusíkom sa potom zbiera z aktívnej kolóny a dodáva sa ako produktový plyn. Tento dusík má vysokú čistotu, typicky v rozsahu od 95 % do 99,999 % v závislosti od aplikácie a konštrukcie generátora.
Prepínanie kolón: Po vopred stanovenom čase alebo keď je aktívna kolóna nasýtená adsorbovanými plynmi, kolóny si vymenia úlohy. Predtým aktívna kolóna vstupuje do desorpčnej fázy, zatiaľ čo druhá kolóna sa stáva aktívnou pre produkciu dusíka.
Desorpčná fáza: Počas tejto fázy sa adsorbované plyny uvoľňujú z nasýtenej kolóny znížením tlaku. Tento proces, známy ako desorpcia alebo regenerácia, pripraví kolónu na ďalší adsorpčný cyklus.
Nepretržitá prevádzka: Generátor sa cyklicky strieda medzi adsorpčnou a desorpčnou fázou, čím sa zabezpečí nepretržitá dodávka plynného dusíka vysokej čistoty.
2. Oddelenie membrány:
Membránové generátory dusíka využívajú odlišný princíp na separáciu dusíka od vzduchu na základe rozdielov v priepustnosti plynov cez polopriepustnú membránu. Takto funguje membránový generátor dusíka:
Materiál membrány: Generátor obsahuje membránu vyrobenú z materiálu so selektívnou priepustnosťou. Táto membrána umožňuje molekulám dusíka prechádzať ľahšie ako molekulám kyslíka a iným plynom.
Stlačenie vzduchu: Stlačený vzduch sa privádza na jednu stranu membrány. Tento stlačený vzduch obsahuje zmes kyslíka a dusíka.
Separácia plynov: Keď vzduch prúdi cez membránu, molekuly dusíka difundujú cez membránu ľahšie ako molekuly kyslíka. Výsledkom tejto selektívnej permeácie je prúd obohateného dusíka na jednej strane membrány a prúd obohatený kyslíkom na druhej strane.
Zhromažďovanie dusíka: Plyn obohatený dusíkom sa zhromažďuje zo strany membrány, kde prenikol, zatiaľ čo prúd obohatený kyslíkom sa môže podľa potreby uvoľniť alebo ďalej spracovať.
Nepretržitá prevádzka: Membránové generátory dusíka poskytujú nepretržitú dodávku plynného dusíka, pokiaľ je do systému dodávaný stlačený vzduch.
PSA aj membránové generátory dusíka ponúkajú spoľahlivé zdroje plynného dusíka s rôznymi úrovňami čistoty a prietokov, vďaka čomu sú vhodné pre širokú škálu priemyselných, komerčných a vedeckých aplikácií. Výber medzi týmito metódami závisí od faktorov, ako je požadovaná čistota, prietok a špecifické požiadavky aplikácie.
