Wie funktioniert die Sauerstoff-PSA-Technik?
Die Sauerstoffproduktion durch Druckwechseladsorption (PSA) ist eine Gastrennungstechnologie, die auf dem Prinzip der physikalischen Adsorption basiert. Es reinigt Sauerstoff aus der Luft durch die selektive Adsorption von Molekularsieben.
Das Grundprinzip der PSA-Sauerstoffproduktion
- Die PSA-Sauerstoffproduktion nutzt den Unterschied in der Adsorptionsleistung von Stickstoff und Sauerstoff (in der Luft) am Molekularsieb sowie die Eigenschaft, dass sich die Adsorptionskapazität mit dem Druck ändert.
- Unter Gleichgewichtsbedingungen adsorbiert das Molekularsieb bevorzugt die Stickstoffkomponente. Unter erhöhten Druckbedingungen ist die Adsorption von Stickstoff höher als die Adsorptionskapazität bei niedrigem Druck.
- Und die Desorptionsregeneration des Molekularsiebs wird durch Änderung des Betriebsdrucks, d. h. Druckadsorption und Dekompressionsdesorption, erreicht, wodurch eine Sauerstoff- und Stickstofftrennung erreicht wird.
Zeolith-Molekularsieb im Sauerstoffproduktionssystem
- Die Kernkomponente des Sauerstoffproduktionssystems ist das Molekularsieb. Obwohl Sauerstoff und Stickstoff unpolare Substanzen sind, erzeugen sie unter dem Einfluss von Zeolith-Molekularsieben induzierte Dipole.
- Zwischen dem induzierten Dipol und dem inhärenten Dipol polarer Moleküle besteht eine Anziehung (induktive Kraft). Da die Induktionskraft von Stickstoff größer ist als die von Sauerstoff, adsorbiert das Molekularsieb viel mehr Stickstoff als Sauerstoff.
- Wenn die Luft durch das Zeolith-Molekularsieb strömt, wird Stickstoff vorzugsweise vom Molekularsieb adsorbiert und in seinen Mikroporen angereichert, während nur eine kleine Menge Sauerstoff adsorbiert wird und der größte Teil davon durch das Molekularsieb strömt und zu Produktgas wird.
Der Arbeitsprozess der PSA-Sauerstoffproduktion
- Die Luft wird zunächst von einem leistungsstarken Luftkompressor komprimiert und durchläuft mehrere Filter, um den Großteil der Staubpartikel und Verunreinigungen zu entfernen. dann wird die heiße Luft durch einen Kältetrockner gekühlt, um der Luft Feuchtigkeit zu entziehen; und schließlich gelangt es zur Pufferung und Druckstabilisierung in den Luftspeichertank und über ein Schaltventil in den regenerierten und betriebsbereiten Adsorptionsturm.
- Im Adsorptionsturm werden Stickstoff, Kohlendioxid und andere Gase durch Molekularsiebe adsorbiert, und Sauerstoff wird von der Spitze des Adsorptionsturms angereichert und gelangt in den Sauerstoffpuffertank. An der Auslassleitung des Sauerstoffpuffertanks ist eine Probenahmeöffnung zur Feststellung der Reinheit des Sauerstoffs vorgesehen. Der qualifizierte Sauerstoff wird dann durch einen Staubfilter und einen Sterilisationsfilter gefiltert, um qualifizierten Sauerstoff in Produktqualität zu erhalten.
- Um kontinuierlich und stabil Sauerstoff in Produktqualität zu erhalten, ist die PSA-Sauerstoffproduktionsanlage mit mindestens zwei Adsorptionstürmen zur abwechselnden Sauerstoffproduktion ausgestattet. Wenn ein Turm Sauerstoff adsorbiert und produziert, befindet sich der andere Adsorptionsturm im Regenerationszustand, und die anderen durch den Regenerationsprozess abgegebenen Gaskomponenten werden durch einen Schalldämpfer gedämpft und dann ins Freie abgegeben.
