Erzeugung von Stickstoff mit Druckwechseladsorptionstechnologie (PSA).

Wie funktioniert die Druckwechseladsorption?

Wenn Sie Ihren eigenen Stickstoff produzieren, ist es wichtig, den Reinheitsgrad zu kennen und zu verstehen, den Sie erreichen möchten. Einige Anwendungen erfordern niedrige Reinheitsgrade (zwischen 90 und 99 %), wie z. B. das Aufpumpen von Reifen und der Brandschutz, während andere, wie z. B. Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie oder beim Kunststoffspritzen, hohe Reinheitsgrade erfordern (von 97 bis 99,999 %). In diesen Fällen ist die PSA-Technologie der ideale und einfachste Weg.

Im Wesentlichen funktioniert ein Stickstoffgenerator durch die Trennung von Stickstoffmolekülen von den Sauerstoffmolekülen in der Druckluft. Die Druckwechseladsorption erreicht dies, indem sie mittels Adsorption Sauerstoff aus dem Druckluftstrom einfängt. Adsorption findet statt, wenn sich Moleküle an ein Adsorptionsmittel binden, in diesem Fall die Sauerstoffmoleküle an ein Kohlenstoffmolekularsieb (CMS). Dies geschieht in zwei separaten Druckbehältern, die jeweils mit einem CMS gefüllt sind und zwischen dem Trennprozess und dem Regenerationsprozess umschalten. Nennen wir sie vorerst Turm A und Turm B.

Zunächst gelangt saubere und trockene Druckluft in Turm A und da Sauerstoffmoleküle kleiner als Stickstoffmoleküle sind, gelangen sie in die Poren des Kohlenstoffsiebs. Stickstoffmoleküle hingegen können nicht in die Poren passen und umgehen das Kohlenstoff-Molekularsieb. Das Ergebnis ist Stickstoff mit der gewünschten Reinheit. Diese Phase wird Adsorptions- oder Trennphase genannt.

Dabei bleibt es jedoch nicht. Der größte Teil des in Turm A erzeugten Stickstoffs verlässt das System (bereit für die direkte Verwendung oder Lagerung), während ein kleiner Teil des erzeugten Stickstoffs in die entgegengesetzte Richtung (von oben nach unten) in Turm B geleitet wird. Dieser Fluss ist erforderlich, um den Sauerstoff herauszudrücken, der in der vorherigen Adsorptionsphase von Turm B eingefangen wurde. Durch die Druckentlastung in Turm B verlieren die Kohlenstoffmolekularsiebe ihre Fähigkeit, die Sauerstoffmoleküle festzuhalten. Sie lösen sich von den Sieben und werden durch den kleinen Stickstoffstrom aus Turm A durch die Abgase transportiert. Dadurch schafft das System Platz für neue Sauerstoffmoleküle, die sich in einer nächsten Adsorptionsphase an die Siebe binden können. Wir nennen diesen Prozess der „Reinigung“ eine sauerstoffgesättigte Turmregeneration.

Zunächst befindet sich Tank A in der Adsorptionsphase, während Tank B regeneriert. In der zweiten Stufe gleichen beide Gefäße den Druck aus, um den Wechsel vorzubereiten. Nach der Umstellung beginnt Tank A mit der Regeneration, während Tank B Stickstoff erzeugt.

An diesem Punkt wird sich der Druck in beiden Türmen ausgleichen und sie wechseln ihre Phasen von Adsorption zu Regenerierung und umgekehrt. Das CMS in Turm A wird gesättigt, während Turm B aufgrund der Druckentlastung in der Lage ist, den Adsorptionsprozess wieder aufzunehmen. Dieser Vorgang wird auch als „Druckwechsel“ bezeichnet, was bedeutet, dass bestimmte Gase bei höherem Druck eingefangen und bei niedrigerem Druck freigesetzt werden. Das PSA-System mit zwei Türmen ermöglicht eine kontinuierliche Stickstoffproduktion mit einem gewünschten Reinheitsgrad.