Midlertidig nitrogen: Løsninger og teknologier

La oss begynne med det grunnleggende. Nitrogen er en inert gass som er luktfri, fargeløs og som ikke opprettholder liv. Den er imidlertid viktig for plantevekst og er et sentralt tilsetningsstoff i gjødsel. Bruksområdet strekker seg langt utover hagen. Nitrogen forekommer vanligvis i væske- eller gassform (selv om det også er mulig å oppnå fast nitrogen). Flytende nitrogen brukes som kjølemiddel, som raskt kan fryse matvarer og subjekter innen medisinsk forskning, så vel som reproduksjonsteknologi. I denne forklaringen vil vi holde oss til nitrogengass.

Nitrogen er mye brukt, hovedsakelig på grunn av at det ikke reagerer når det eksponeres for annen gass, i motsetning til oksygen, som er svært reaktivt. På grunn av den kjemiske sammensetningen trenger nitrogenatomene mer energi for å brytes og reagere med andre stoffer. Oksygenmolekyler, derimot, er lettere å bryte fra hverandre, og dermed blir gassen mye mer reaktiv. Nitrogengass er det motsatte og gir ureaktive omgivelser der det er nødvendig.

Nitrogenets mangel på reaktivitet er dets største egenskap, og derfor brukes gassen for å hindre langsom og rask oksidasjon. Elektronikkbransjen er et perfekt eksempel på denne bruken, siden det kan oppstå langsom oksidasjon i form av korrosjon under produksjonen av kretskort og andre små komponenter.

Langsom oksidasjon er heller ikke ukjent i næringsmiddelindustrien, der nitrogen i dette tilfellet brukes til å fortrenge eller erstatte luften for å bevare sluttproduktet bedre. Eksplosjoner og branner er et godt eksempel på rask oksidasjon siden de må drives av oksygen. Fjerning av oksygen fra en beholder ved hjelp av nitrogen reduserer sannsynligheten for at slike ulykker oppstår.

Når du produserer ditt eget nitrogen, er det viktig å vite og forstå renhetsnivået du ønsker å oppnå. Noen bruksområder krever lave renhetsnivåer (mellom 90 og 99 %), for eksempel dekktrykk og brannforebygging, mens andre, for eksempel bruksområder innen næringsmiddelindustrien eller plaststøping, krever høye nivåer (fra 97 til 99,999 %). I disse tilfellene er PSA-teknologien den ideelle og enkleste måten. I hovedsak fungerer en nitrogengenerator ved å skille nitrogenmolekyler fra oksygenmolekylene i trykkluften. PSA gjør dette ved å fange oksygen fra trykkluftstrømmen ved hjelp av adsorpsjon.

Adsorpsjon skjer når molekyler binder seg til et adsorpsjonsmiddel. I dette tilfellet fester oksygenmolekylene seg til en karbonmolekylsil (CMS). Dette skjer i to separate trykkbeholdere som hver er fylt med en CMS, som veksler mellom separasjonsprosessen og regenereringsprosessen. La oss kalle dem tårn A og tårn B imens. I begynnelsen kommer ren og tørr trykkluft inn i tårn A, og siden oksygenmolekyler er mindre enn nitrogenmolekyler, kommer de inn i porene i karbonsilen. Nitrogenmolekyler passer derimot ikke inn i porene, slik at de omgår karbonmolekylsilen. Som et resultat av dette ender du opp med nitrogen med ønsket renhet.

Denne fasen kalles adsorpsjons- eller separasjonsfasen. Det stopper imidlertid ikke der. Mesteparten av nitrogenet som produseres i tårn A, går ut av systemet (klart for direkte bruk eller lagring), mens en liten del av det genererte nitrogenet sendes inn i tårn B i motsatt retning (fra topp til bunn). Denne strømmen er nødvendig for å skyve ut oksygenet som ble fanget opp i den tidligere adsorpsjonsfasen i tårn B. Ved å slippe ut trykket i tårn B mister karbonmolekylsilene evnen til å holde på oksygenmolekylene. De vil løsne fra silene og bli ført bort gjennom uttaket ved hjelp av den lille nitrogenstrømmen som kommer fra tårn A.

Ved å gjøre dette gir systemet plass til nye oksygenmolekyler som kan feste seg til silene i en neste adsorpsjonsfase. Vi kaller denne «renseprosessen» en oksygenmettet tårnregenerering.