Селективная адсорбция углеродным молекулярным ситом в сочетании с циклом адсорбции при переменном давлении
Основной принцип работы генератора азота адсорбционного типа основан на адсорбции кислорода и азота на углеродном молекулярном сите. При повышении давления происходит селективная адсорбция, а при снижении давления – десорбция и восстановление адсорбционной способности.

Дифференциальная адсорбция

• Микропористая структура углеродного молекулярного сита обладает значительно более высокой адсорбционной способностью к кислороду по сравнению с азотом. За счет кинетического эффекта молекулы кислорода проникают в поры в 3–5 раз быстрее, чем молекулы азота. При повышенном давлении адсорбционная способность увеличивается, что повышает эффективность разделения адсорбционного генератора азота.

Короткоцикловая адсорбция (PSA)

• При повышении давления углеродное молекулярное сито преимущественно адсорбирует кислород, диоксид углерода и влагу, позволяя азоту обогащаться в газовой фазе. Во время снижения давления ранее адсорбированные примеси высвобождаются, восстанавливая адсорбционную способность. Попеременная работа двух адсорбционных колонн обеспечивает непрерывную подачу азота.

Пятиступенчатый процесс преобразует атмосферный воздух в азот высокой чистоты

Предварительная подготовка подаваемого воздуха повышает эффективность адсорбции

• Атмосферный воздух проходит многоступенчатую систему фильтрации (грубая, тонкая и угольная очистка), где удаляются примеси: пыль ≥0.1 мкм, масляный туман ≤0.1 мг/м³, влага (точка росы ≤ -40°C).
• Очищенный воздух поступает в безмасляный компрессор и сжимается до 0.6–0.8 МПа, создавая давление для адсорбции.
• Далее сжатый воздух проходит через холодильные и адсорбционные осушители, снижая точку росы до ≤-40°C (или до -70°C в зависимости от модели), что предотвращает повреждение молекулярного сита.

Разделение азота и кислорода происходит в чередующихся адсорбционных колоннах
Очищенный сжатый воздух поступает в две адсорбционные колонны, управляемые последовательностью переключения клапанов на основе ПЛК. Непрерывные циклы адсорбции и регенерации поддерживают стабильную подачу азота.

• Во время адсорбции сжатый воздух поступает в Адсорбционную колонну А под давлением 0.6-0.8 МПа. Углеродное молекулярное сито быстро адсорбирует кислород, диоксид углерода и влагу, в то время как азот выходит из верхней части колонны с чистотой 95%-99.9% для стандартных моделей.
• Одновременно колонна B разгерметизируется до атмосферного давления, освобождая адсорбированные примеси. В некоторых конфигурациях часть азота используется для продувки, повышая эффективность регенерации.
• Переключение колонн происходит каждые 30–120 секунд, обеспечивая непрерывную подачу газа.

Дополнительная очистка азота (опционально)

Для задач, требующих чистоты азота 99.5%-99.9995%, интегрированы дополнительные ступени очистки.

• Очистка с использованием водорода: по реакции 2O₂ 2H₂ → 2H₂O, остаточный кислород реагирует с образованием воды, катализируемой никелевым катализатором. Образующаяся влага удаляется осушающими блоками, что дает чистоту азота ≥99.999%. Подходит для задач с производительностью до 500 нм³/ч.
• Очистка с использованием углерода: по реакции O₂ C → CO₂ (или CO), углеродная очистка удаляет остаточный кислород через реакцию с углеродсодержащими адсорбентами с последующим удалением диоксида углерода. Чистота азота достигает до 99.999% без использования водорода. Подходит для задач, чувствительных к водороду, например, производства электроники.

Стабилизация давления и хранение

• Произведенный азот поступает в буферный резервуар генератора азота, где давление стабилизируется на уровне 0.1-0.65 МПа с помощью регулирующих клапанов, что предотвращает влияние колебаний давления на последующие операции, такие как лазерная резка и упаковка пищевых продуктов.
• Дополнительно могут использоваться накопительные резервуары для покрытия пиковых нагрузок.

Подача и мониторинг азота в режиме реального времени

• Стабилизированный азот подается к конечным точкам через трубопроводы, включая сварочные посты, упаковочные машины и блоки ГХ/ЖХ (GC/LC).
• Онлайн-измерительные приборы, включая анализаторы кислорода, измерители точки росы и расходомеры, отображают чистоту азота (от 95% до 99.9995%), расход и давление в реальном времени. При отклонении параметров чистоты генератора азота от установленных значений происходит звуковая и световая сигнализация.