เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไนโตรเจน PSA: ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนจะบรรลุออกซิเจนที่มีประสิทธิภาพและการแยกไนโตรเจนได้อย่างไร

ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักของ เครื่องกำเนิดไนโตรเจน PSA เป็นวัสดุดูดซับที่มีโครงสร้าง microporous ขนาดและรูปร่างของ micropores เหล่านี้ได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อเลือกโมเลกุลที่ดูดซับขนาดและขั้วเฉพาะ ในเครื่องกำเนิดไนโตรเจน PSA งานหลักของตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนคือการแยกออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศ

มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในขนาดและอัตราการแพร่กระจายของออกซิเจนและโมเลกุลไนโตรเจนในอากาศ โมเลกุลออกซิเจน (O₂) มีขนาดเล็กกว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.346 นาโนเมตรและอัตราการแพร่กระจายที่สูงขึ้น ในขณะที่โมเลกุลไนโตรเจน (N₂) มีขนาดใหญ่ขึ้นโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.364 นาโนเมตรและอัตราการแพร่กระจายที่ค่อนข้างต่ำ เมื่ออากาศผ่านตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนความแตกต่างเหล่านี้กลายเป็นกุญแจสำคัญในการแยก

ภายใต้ความดันโมเลกุลออกซิเจนในอากาศสามารถเข้าสู่ micropores ของตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนได้เร็วขึ้นเนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่าและอัตราการแพร่กระจายที่สูงขึ้น micropores เหล่านี้มีแรงดูดซับที่แข็งแกร่งบนโมเลกุลออกซิเจนดังนั้นโมเลกุลออกซิเจนจะถูกดูดซับอย่างแน่นหนาบนพื้นผิวและภายในของตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน ในเวลาเดียวกันโมเลกุลไนโตรเจนไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะเข้าสู่ micropores ของตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนเนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และอัตราการแพร่กระจายต่ำดังนั้นพวกเขาจึงได้รับการเสริมในเฟสก๊าซ

เมื่อกระบวนการดูดซับดำเนินไปความเข้มข้นของโมเลกุลออกซิเจนในตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนค่อยๆเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะที่โมเลกุลไนโตรเจนจะค่อยๆแยกออกจากเฟสก๊าซ เมื่อการดูดซับถึงความอิ่มตัวโมเลกุลออกซิเจนที่ดูดซับสามารถถูกดูดซับจากตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนโดยการลดแรงดันหรือแนะนำก๊าซเฉื่อยสำหรับการล้าง กระบวนการนี้เป็นวัฏจักรและไนโตรเจนสามารถผลิตได้อย่างต่อเนื่องจากอากาศ

ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการดูดซับและผลการเคลื่อนไหวของตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไนโตรเจน PSA ได้รับการแยกออกซิเจนและไนโตรเจนอย่างมีประสิทธิภาพในอากาศ หลักการทำงานสามารถสรุปได้ดังนี้:
การดูดซับแรงดัน: อากาศเข้าสู่หอดูดซับของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไนโตรเจน PSA และผ่านชั้นตะแกรงโมเลกุลของคาร์บอนภายใต้ความดัน ในเวลานี้โมเลกุลออกซิเจนจะถูกดูดซับโดยตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนในขณะที่โมเลกุลไนโตรเจนจะได้รับการเสริมในเฟสก๊าซ
การลดความดันที่เท่าเทียมกัน: เมื่อโมเลกุลออกซิเจนในหอดูดซับถึงความอิ่มตัวของความอิ่มตัวความดันในหอดูดซับจะค่อยๆลดลงโดยการปรับวาล์ว กระบวนการนี้ช่วยลดการใช้พลังงานและปรับปรุงความบริสุทธิ์ของไนโตรเจน
การฟื้นฟูย้อนกลับ: ในขณะที่ลดแรงดันก๊าซเฉื่อย (เช่นไนโตรเจนเอง) ถูกนำมาใช้เพื่อการล้างเพื่อให้โมเลกุลออกซิเจนดูดซับถูกดูดออกจากตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน กระบวนการนี้ประสบความสำเร็จในการฟื้นฟูตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนและเตรียมสำหรับกระบวนการดูดซับรอบต่อไป
การล้างและการเพิ่ม: หลังจากการฟื้นฟูย้อนกลับก๊าซที่เหลือในหอดูดซับจะถูกลบออกไปโดยขั้นตอนการล้างออกและขั้นตอนการส่งเสริมจะใช้เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับกระบวนการดูดซับรอบต่อไป

ผ่านวัฏจักรของขั้นตอนข้างต้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไนโตรเจน PSA สามารถผลิตไนโตรเจนจากอากาศได้อย่างต่อเนื่อง กระบวนการนี้ไม่เพียง แต่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงาน แต่ยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและปราศจากมลพิษ เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตไนโตรเจนแบบ cryogenic หรือสารเคมีแบบดั้งเดิมเครื่องกำเนิด PSA ไนโตรเจนมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่สำคัญ:
ประสิทธิภาพสูงและการประหยัดพลังงาน: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไนโตรเจน PSA มีการใช้พลังงานต่ำและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่ค่อนข้างต่ำ
เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและปราศจากมลพิษ: กระบวนการผลิตไนโตรเจนทั้งหมดไม่จำเป็นต้องใช้รีเอเจนต์เคมีหรือการผลิตของเสียอันตรายซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
ใช้งานง่าย: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไนโตรเจน PSA ที่ทันสมัยมักจะใช้การควบคุมไมโครคอมพิวเตอร์หรือการควบคุมโปรแกรม PLC ซึ่งตระหนักถึงการทำงานอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์และลดความยากลำบากและความเข้มของแรงงานในการทำงาน
การใช้งานที่หลากหลาย: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไนโตรเจน PSA สามารถปรับความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนและการไหลตามความต้องการที่แท้จริงและเหมาะสำหรับสาขาอุตสาหกรรมและสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย