A
generátor dusíku , také známý jako generátor dusíku, funguje tak, že odděluje plynný dusík (N2) z okolního vzduchu, který se skládá z přibližně 78 % dusíku a 21 % kyslíku, spolu se stopovým množstvím jiných plynů. Existují dvě primární metody, kterými generátory dusíku dosahují této separace: adsorpce při kolísání tlaku (PSA) a membránová separace. Jednotlivé metody fungují takto:
1. Adsorpce tlakovým výkyvem (PSA):
Proces PSA spoléhá na diferenciální adsorpční charakteristiky plynů na pevném adsorpčním materiálu, typicky uhlíkových molekulových sítech. Zde je podrobné vysvětlení toho, jak funguje generátor dusíku PSA:
Adsorpční fáze: Proces začíná párem adsorpčních kolon naplněných uhlíkovými molekulovými síty. Během této fáze je do jedné kolony přiváděn stlačený vzduch (obsahující kyslík, dusík a další plyny), zatímco druhá kolona zůstává neaktivní.
Selektivní adsorpce: Uhlíková molekulová síta mají větší afinitu ke kyslíku a dalším nečistotám než k dusíku. Výsledkem je, že síta adsorbují kyslík a další stopové plyny, což umožňuje průchod dusíku relativně bez překážek.
Výroba dusíku: Plyn obohacený dusíkem se pak shromažďuje z aktivní kolony a dodává se jako produkční plyn. Tento dusík má vysokou čistotu, typicky v rozmezí od 95 % do 99,999 % v závislosti na aplikaci a konstrukci generátoru.
Přepínání kolon: Po předem stanovené době nebo když je aktivní kolona nasycena adsorbovanými plyny, kolony si vymění role. Dříve aktivní kolona vstupuje do desorpční fáze, zatímco druhá kolona se stává aktivní pro produkci dusíku.
Desorpční fáze: Během této fáze se adsorbované plyny uvolňují z nasycené kolony snížením tlaku. Tento proces, známý jako desorpce nebo regenerace, připravuje kolonu na další adsorpční cyklus.
Nepřetržitý provoz: Generátor se cyklicky střídá mezi adsorpční a desorpční fází, čímž je zajištěna nepřetržitá dodávka vysoce čistého plynného dusíku.
2. Oddělení membrány:
Membránové generátory dusíku používají jiný princip k separaci dusíku od vzduchu na základě rozdílů v propustnosti plynu přes semipermeabilní membránu. Takto funguje membránový generátor dusíku:
Materiál membrány: Generátor obsahuje membránu vyrobenou z materiálu se selektivní propustností. Tato membrána umožňuje molekulám dusíku procházet snadněji než molekulám kyslíku a jiným plynům.
Komprese vzduchu: Stlačený vzduch je přiváděn na jednu stranu membrány. Tento stlačený vzduch obsahuje směs kyslíku a dusíku.
Separace plynů: Jak vzduch proudí membránou, molekuly dusíku difundují membránou snadněji než molekuly kyslíku. Tato selektivní permeace má za následek proud obohaceného dusíku na jedné straně membrány a proud obohacený kyslíkem na druhé straně.
Shromažďování dusíku: Plyn obohacený dusíkem je shromažďován ze strany membrány, kde pronikl skrz, zatímco proud obohacený kyslíkem může být uvolněn nebo dále zpracován podle potřeby.
Nepřetržitý provoz: Membránové generátory dusíku zajišťují nepřetržitou dodávku plynného dusíku, pokud je do systému dodáván stlačený vzduch.
Jak PSA, tak membránové generátory dusíku nabízejí spolehlivé zdroje plynného dusíku s různou úrovní čistoty a průtoku, díky čemuž jsou vhodné pro širokou škálu průmyslových, komerčních a vědeckých aplikací. Volba mezi těmito metodami závisí na faktorech, jako je požadovaná čistota, průtok a specifické požadavky aplikace.
