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Druckwechseladsorption und Stickstoffgaserzeugung vor Ort
Jun 21, 2018

On-site-Stickstoff-Gas-Generation-Technologie für die Herstellung und Verarbeitung von Industrie wird zunehmend als eine kostengünstige Alternative zur Lieferung von Stickstoffgas für industrielle Anwendungen und Prozesse erkannt. Heute besteht die Technologie zur Stickstoffgasabscheidung vor Ort hauptsächlich aus zwei Schlüsseltechniken: Hohlfasermembran und Druckwechseladsorption. Die Hohlfasermembran ist ein relativ effizientes Verfahren zur Abtrennung von Stickstoffgas von anderen atmosphärischen Gasen, weist jedoch Einschränkungen in Bezug auf die Langlebigkeit und die Reinheit von Stickstoff auf, die sie für nachfolgende Anwendungen liefern kann. Auf der anderen Seite ist die Druckwechseladsorption (Pressure Swing Adsorption, PSA) eine hochwirksame und robuste Technologie, die skaliert werden kann, um den Großteil der Anforderungen an die Durchflussrate zu erfüllen. Insgesamt wird PSA als ein besseres System der Gaserzeugung angesehen, da es saubereres, trockeneres Gas von besserer Qualität aus einer Druckluftversorgung mit einem niedrigeren Taupunkt und mit hohen Reinheiten erzeugt.


Was ist Stickstoff-PSA und wie funktioniert es?

PSA ist eine Technik, die die Trennung eines Gasgemisches in seine einzelnen Komponenten unter Verwendung eines festen Molekularsiebs als Adsorptionsmittel ermöglicht. Im Fall von Stickstoff ist das verwendete Adsorptionsmittel Kohlenstoff, an den bestimmte Moleküle vorzugsweise unter Druck adsorbieren.


Ein Kohlenstoff-Molekularsieb (CMS) ist im Wesentlichen ein Bett aus kleinen Kohlenstoffperlen oder -pellets. Wenn eine mit CMS gefüllte Stickstoffreinigungssäule mit komprimierter atmosphärischer Luft (hauptsächlich bestehend aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Argon) unter Druck gesetzt wird, werden Sauerstoff, Kohlendioxid und Feuchtigkeit durch die Kohlenstoffkügelchen adsorbiert, während Stickstoff dies nicht tut. Dies geschieht hauptsächlich aufgrund der Angströmgröße von Stickstoff- und Sauerstoff-basierten Molekülen - die CMS-Poren haben genau die richtige Größe, um Sauerstoff und seine molekularen Verbindungen (wie CO & H2O) zu adsorbieren, während die Stickstoffmoleküle zu groß sind.


Bei PSA-Stickstoffgeneratoren besteht der Prozess hauptsächlich aus einem zweistufigen Zyklus ...


Stufe 1: Adsorption

Komprimierte, feuchte Luft wird unter Druck in die Stickstoffreinigungssäule eingespeist. Sauerstoff-, H2O- und CO2-Moleküle werden in die poröse Struktur des CMS adsorbiert, während Stickstoffmoleküle die Säule passieren und stromabwärts in einem Speichergefäß gesammelt werden, wo sie Anwendungen auf Anfrage zugeführt werden können.


Stufe 2: Regeneration

Wenn sie gesättigt ist, durchläuft die Stickstoffreinigungssäule einen Dekompressionszyklus, in dem der Druck schnell abgebaut wird, indem adsorbierte Sauerstoff-, CO & sub2; - und H & sub2; O-Moleküle an die Atmosphäre abgegeben werden, was sich schließlich normalisiert, um den Zyklus zu wiederholen.

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