使用壓力波動吸附 (PSA) 技術產生氮氣

Gas generation Membrane nitrogen generator Technologies 壓縮空氣 Wiki Nitrogen Pressure swing adsorption PSA nitrogen 基本理論

能夠自行製造氮氣意味著完全掌控您的氮氣供應。這對於許多每天需要氮氣的公司來說可能有益。這對貴公司有何意義？當氮氣在內部產生時，您不必依賴第三方供應，因此不需要處理、重新填充和運送成本。產生氮氣的一種方式是透過壓力波動吸附。

壓力波動吸附如何運作？

生產氮氣時，瞭解您想要達到的純度等級很重要。有些應用需要低純度等級（介於 90 至 99% 之間），例如輪胎充氣和防火，而其他應用（例如食品與飲料產業或塑膠成型應用）則需要高純度等級（介於 97 至 99.999%）。在這些情況下，PSA 技術是理想且最簡單的方法。原則上，氮氣產生器的工作原理是將氮氣分子與壓縮空氣中的氧氣分子分離。壓力波動吸附透過使用吸附來捕捉壓縮空氣流中的氧氣來達成此目的。當分子與吸附劑結合時，會發生吸附，在這種情況下，氧分子會附著在碳分子篩 (CMS) 上。這會在兩個分開的壓力容器中發生，每個容器都裝有 CMS，可在分離過程和再生過程之間切換。現在讓我們將它們稱為塔 A 和塔 B。對於啟動器，乾淨乾燥的壓縮空氣會進入塔 A，由於氧氣分子小於氮氣分子，因此會進入碳篩的孔洞。另一方面，氮分子無法進入孔洞，因此會繞過碳分子篩。因此，您最終會獲得所需純度的氮氣。此階段稱為吸附或分離階段。但這並不止於此。塔 A 所產生的氮氣大部分會離開系統（準備好直接使用或儲存），而產生的氮氣中有一小部分會以相反方向（從上到下）流入塔 B。

需要此流量來排出塔 B 先前吸附階段所捕捉到的氧氣。釋放塔 B 中的壓力時，碳分子篩將失去保留氧分子的能力。它們會從篩網上脫離，並被來自塔 A 的小氮氣流帶走通過排氣管。如此一來，系統就會為新氧分子在下一個吸附階段中附著到篩網上留出空間。我們將此過程稱為「清潔」飽和氧氣塔再生。

什麼是壓力波動吸附氣體產生

PSA 代表壓力波動吸附。這是一種可用於產生氮氣或氧氣以供專業用途的技術。

顯示氮氣產生製程的圖形。首先，桶槽 A 處於吸附階段，而桶槽 B 正在再生。在第二階段，兩個容器均衡壓力，之後桶槽 A 開始再生，而桶槽 B 產生氮氣。

首先，桶槽 A 處於吸附階段，而桶槽 B 正在再生。在第二階段，兩個容器均衡壓力以準備切換。開關後，桶槽 A 開始再生，而桶槽 B 產生氮氣。

在此點，兩個塔中的壓力將相等，並且從吸附變為再生，反之亦然。塔 A 中的 CMS 將飽和，而塔 B 由於減壓，將能夠重新啟動吸附過程。這個過程也稱為「壓力波動」，這意味著它允許在較高壓力下捕捉某些氣體，並在較低壓力下釋放。雙塔 PSA 系統可持續產生所需純度的氮氣。

氮氣純度與進氣空氣要求

瞭解每個應用所需的純度等級對於有目的地產生您自己的氮氣非常重要。儘管如此，仍有一些與進氣口有關的一般要求。在進入氮氣產生器之前，壓縮空氣必須乾淨乾燥，因為這會對氮氣品質產生正面影響，並防止 CMS 受濕氣損壞。此外，入口溫度和壓力應控制在 10 至 25 攝氏度之間，同時保持壓力在 4 至 13 巴之間。為了正確處理空氣，壓縮機和產生器之間應有乾燥機。如果進氣空氣是由油潤滑式壓縮機產生，您還應安裝油聚結和碳過濾器，以在壓縮空氣到達氮氣產生器之前清除任何雜質。大多數發電機中安裝了壓力、溫度和壓力露點感測器，以作為故障安全裝置，防止污染空氣進入 PSA 系統並損壞其元件。

典型安裝：空氣壓縮機、乾燥機、過濾器、空氣接收器、氮氣產生器、氮氣接收器。氮氣可直接從產生器或透過額外的緩衝槽（未顯示）消耗。

PSA 氮氣產生的另一個重要方面是空氣因子。這是氮氣產生器系統中最重要的參數之一，因為它定義了獲得特定氮氣流量所需的壓縮空氣。因此，空氣因數表示發電機的效率，意思是空氣因數較低表示效率較高，當然也表示整體運行成本較低。

在 PSA 與薄膜產生器之間選擇

	PSA	薄膜
可實現的純度	效率高達 99.999%	效率高達 99.9%
效率	更高	高
效能與溫度之比較	溫度過高時降低	在高溫時較高。
系統複雜性	中	低
服務強度	低	非常低
壓力穩定性	波動性輸入 / 輸出	穩定
流量穩定性	波動性輸入 / 輸出	穩定
啟動速度	分鐘 / 小時	秒
水（蒸汽）敏感度	PDP MAX 8°C	無液體水
油敏感性	不允許（< 0.01mg/m³）	不允許（< 0.01mg/m³）
噪音等級	HIGH（吹淨峰值）	非常低
重量	中	低