Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA) Teknolojisi ile Nitrojen Üretimi

Industrial Gases Compressed Air Wiki Nitrogen

Kendi nitrojeninizi üretebilmek demek N2 kaynağınızın tüm kontrolüne sahip olmak demektir. Bu, her gün nitrojene gereksinim duyan birçok şirket için faydalı olabilir. Bunun sizin şirketiniz için anlamı nedir? Nitrojeni kendi bünyenizde ürettiğinizde bunu edinmek için üçüncü taraflara olan bağımlılığınız ve dolayısıyla işleme, dolum ve teslimat maliyetleri ortadan kalkar. Nitrojen üretmenin bir yolu Basınç Salınımlı Adsorpsiyon teknolojisini kullanmaktır.

Basınç Salınımlı Adsorpsiyon nasıl çalışır?

Kendi nitrojeninizi üretirken elde etmek istediğiniz saflık seviyesini bilmek ve anlamak önemlidir. Lastik şişirme ve yangın önleme gibi bazı uygulamalar için düşük saflık seviyeleri (%90 ila %99) gerekirken, gıda ve içecek endüstrisindeki uygulamalar ya da plastik kalıp işleri gibi diğer uygulamalar için yüksek seviyeler (%97 ila %99,999) gerekir. Bu durumda en ideal ve en kolay yol PSA teknolojisini kullanmaktır.

Esas itibariyle bir nitrojen jeneratörü basınçlı havanın içindeki oksijen moleküllerinden nitrojen moleküllerini ayırarak çalışır. Basınç Salınımlı Adsorpsiyon bunu yapmak için adsorpsiyon yoluyla basınçlı havada akışındaki oksijeni tutar. Adsorpsiyon, moleküller kendilerini bir adsorbana bağladığında gerçekleşir; bu durumda oksijen molekülleri bir karbon moleküler eleğe (CMS) yapışır. Bu işlem, her biri bir CMS ile dolu olan ve ayırma işlemi ile rejenerasyon işlemi arasında geçiş yapan iki ayrı basınçlı tank içinde gerçekleşir. Şimdilik bunlara A kulesi ve B kulesi adını verelim.

İlk olarak temiz ve kuru basınçlı hava A kulesine girer ve oksijen molekülleri nitrojen moleküllerinden küçük olduğundan karbon eleğin gözeneklerine girerler. Öte yandan nitrojen molekülleri gözeneklere sığmadıklarından karbon moleküler eleğini baypaslarlar. Bunun sonucunda istediğiniz saflıkta nitrojen elde etmiş olursunuz. Bu aşamaya adsorpsiyon ya da ayırma aşaması adı verilir.

Ancak proses burada son bulmaz. A kulesinde üretilen nitrojenin çoğu sistemden çıkarken (doğrudan kullanıma veya depolamaya hazır olarak) üretilen nitrojenin küçük bir bölümü karşı yöndeki B kulesine akar (en üst kısımdan tabana doğru). Bu akış B kulesinin önceki adsorpsiyon aşamasında yakalanan oksijeni dışarı atmak için gerekir. B kulesindeki basıncın tahliye edilmesiyle birlikte karbon moleküler elekleri oksijen moleküllerini tutma kabiliyetlerini kaybeder. Bunlar eleklerden ayrılır ve A kulesinden gelen az miktardaki nitrojen akışıyla egzozdan dışarı taşınır. Sistem bu sayede bir sonraki adsorpsiyon aşamasında eleklere yeni oksijen moleküllerinin yapışması için gereken alanı sağlar. Bu işleme oksijen doymuş kule rejenerasyonunun "temizlenmesi" adını veriyoruz.

Grafikte nitrojen üretme işlemi gösterilmektedir. İlk olarak B tankı rejenerasyon yaparken A tankı adsorpsiyon aşamasındadır. İkinci aşamada her iki tankın basıncı eşitlenir ve bunun ardından A tankı rejenerasyona başlarken B tankı nitrojen üretir.

İlk olarak B tankı rejenerasyon yaparken A tankı adsorpsiyon aşamasındadır. İkinci aşamada her iki tankın basıncı eşitlenir ve geçiş yapmaya hazır hale gelirler. Geçişin ardından A tankı rejenerasyona başlarken B tankı nitrojen üretir.

Bu noktada her iki kuledeki basınç eşitlenir ve adsorpsiyon ve rejenerasyon aşamaları birbiriyle değişir. A kulesindeki CMS doygunluğa ulaşırken B kulesi basınç tahliyesi sebebiyle adsorpsiyon işlemini yeniden başlatır. Bu işleme "basınç salınımı" adı da verilir ve bu, belirli gazların yüksek basınçta yakalanması ve düşük basınçta bırakılması anlamına gelir. İki kuleli PSA sistemi istenen saflık seviyesinde sürekli nitrojen üretimine olanak sağlar.

Nitrojen saflığı ve giriş havası gereklilikleri

Kendi nitrojeninizi amaca yönelik üretebilmeniz için her uygulamada gereken saflık seviyesini anlamak önemlidir. Ancak giriş havasıyla ilgili bazı genel gereklilikler mevcuttur. Basınçlı havanın nitrojen jeneratörüne girmeden önce temiz ve kuru olması gerekir çünkü bu, nitrojen kalitesini olumlu yönde etkiler ve ayrıca CMS'nin nem sebebiyle hasar görmesini önler. Ayrıca, giriş sıcaklığının 10 ile 25 derece C arasında kontrol edilmesi ve basıncın ise 4 ile 13 bar arasında tutulması gerekir. Havanın doğru şekilde şartlandırılması için kompresör ve jeneratör arasında bir kurutucu bulunması gerekir. Giriş havası bir yağlı kompresörle üretiliyorsa basınçlı hava nitrojen jeneratörüne ulaşmadan önce yabancı maddeleri atmak için bir birleşik yağ ve karbon filtresi kullanmanız gerekir. Çoğu jeneratörde kirli havanın PSA sistemine girerek bileşenlerine hasar vermesini önlemek amacıyla tedbir olarak basınç, sıcaklık ve basınç çiylenme noktası sensörleri bulunur.


Tipik bir tesisat: Hava kompresörü, kurutucu, filtreler, hava deposu, nitrojen jeneratörü, nitrojen deposu. Nitrojen doğrudan jeneratörden ya da ek bir tampon tank üzerinden tüketilebilir.

Tipik bir tesisat: Hava kompresörü, kurutucu, filtreler, hava deposu, nitrojen jeneratörü, nitrojen deposu. Nitrojen doğrudan jeneratörden ya da ek bir tampon tank üzerinden (resimde gösterilmemiştir) tüketilebilir.

PSA nitrojen üretiminin önemli bir unsuru da hava faktörüdür. Bu, belirli bir nitrojen akışı elde etmek için gerekli basınçlı havayı tanımladığından, nitrojen jeneratörü sisteminin en önemli parametrelerinden biridir. Dolayısıyla hava faktörü bir jeneratörün verimliliğini gösterir; buna göre düşük hava faktörü yüksek verim ve düşük genel işletme maliyetleri anlamına gelir.

PSA ve Membran jeneratör arasında seçim yapma

 

PSA

MEMBRAN

ULAŞILABİLİR SAFLIK

VERİMLİ OLARAK %99,999'A KADAR

VERİMLİ OLARAK %99,9'A KADAR

VERİMLİLİK

DAHA YÜKSEK

YÜKSEK

PERFORMANS - SICAKLIK

YÜKSEK SICAKLIKTA DAHA DÜŞÜK

YÜKSEK SICAKLIKTA DAHA YÜKSEK

SİSTEMİN KARMAŞIKLIĞI

ORTA

DÜŞÜK

KULLANIM YOĞUNLUĞU

DÜŞÜK

ÇOK DÜŞÜK

BASINÇ STABİLİTESİ

DALGALANMALI GİRİŞ/ÇIKIŞ

STABİL

AKIŞ STABİLİTESİ

DALGALANMALI GİRİŞ/ÇIKIŞ

STABİL

ÇALIŞTIRMA HIZI

DAKİKA/SAAT

SANİYE

SU (BUHAR) HASSASİYETİ

PDP MAKS. 8°C

SIVI SUYA İZİN VERİLMEZ

YAĞ HASSASİYETİ

İZİN VERİLMEZ (< 0,01 mg/m³)

İZİN VERİLMEZ (< 0,01 mg/m³)

GÜRÜLTÜ SEVİYESİ

YÜKSEK (blow-off sırasında ani artış)

ÇOK DÜŞÜK

AĞIRLIK

ORTA

DÜŞÜK

İlgili yazılar