Ha sűrített levegőre van szükség, kézenfekvő a megoldás, hogy vásároljunk egy kompresszort. A kiválasztáskor meghatározzuk, hogy milyen térfogat áramra (m3/h), mekkora nyomásra és milyen tisztaságú levegőre van szükségünk. Ezek alapján a kompresszor méretezhető.
De miért ne járhatnánk el hasonlóan egyszerű módon a többi ipari gáz esetén is?
Miért kell bajlódni palack kötegek rendelésével, vagy tároló tartály építésével?
Mert a gyártáshoz használt gázok előállítása sok esetben nem egyszerű, másrészt az adott technológia rendszerint nagy tisztaságú gázt igényel. Viszont a levegő gázok esetén ez a probléma már megoldott.
Mi is az a PSA nitrogén generátor?
PSA-nak (Pressure Swing Adsorbtion) nevezik az a módszert, melynek segítségével egy gázelegyet alkotó részeire lehet bontani. Leginkább nitrogén előállítása során találkozunk ezzel a kifejezéssel, de más gázelegy esetén is működik a módszer. A műszaki gyakorlatban ezért a „levegő szétválasztás nyomás lengetés módszerével” kifejezést használják a folyamat leírására.
A gázelegyet alkotó gázok molekulái nyomás alatt eltérő affinitást mutatnak egyes adszorbensekhez. A folyamat környezeti hőmérsékleten zajlik le, a speciális adszorpciós anyag (aktív szén, molekuláris szűrő) csapdába ejti a kiválasztott alkotót. Amikor a csapda megtelik, a nyomás alacsonyra vált, így kiszabadulnak a becsapdázott molekulák.
Hogyan működik a gyakorlatban?
Ha egy gázelegyet, mint a levegő, olyan tartályon vezetünk keresztül, melyben karbon molekuláris szűrő van, ami csapdába ejti az oxigént, akkor a tartályból kiáramló gáz nitrogén lesz. Amikor a szűrő eléri a kapacitását és nem tud több oxigént csapdába ejteni, akkor a nyomás lecsökkentésével elérhetjük, hogy kiengedje a becsapdázott oxigént, majd újra munkára foghatjuk, hogy nagy tisztaságú nitrogént állítsunk elő. Annak érdekében, hogy a nitrogén gáz termelés folyamatos legyen, két tartályra van szükség. Az egyik mindig nyomás alatt van, ebben zajlik az adszorpció, a másik pedig regeneráló fázisban. A két tartály felváltva hol magas, hol alacsony nyomáson működik, így biztosítva a tisztított gáz folyamatos előállítását.
Példa beltéri és kültéri telepítésre
A PSA berendezések egyszerű működésűek, az adszorbereken kívül gyakorlatilag csak egy levegőkompresszorból, szárítóból és szűrőből állnak. Kezelést nem igényelnek, kis energiafelhasználásúak, és teljesítményük 1 és 1000 m3/h között választható.
Egy hagyományos konfiguráció
Mennyibe kerül a nitrogén előállítása?
A 99,5-99% tisztaságú nitrogén előállítása során a levegő/nitrogén arány:
1: 2,8
Induljunk ki abból, hogy első lépésként száraz sűrített levegőt kell előállítani, melynek az energia igénye:
– sűrített levegő 8bar – 0,11kW/m3
– szárító – 0,01kW/m3
A tisztításhoz hidrogénre van szükség:
– hidrogén termelés – 0,11kW/m3
– tisztítás – 0,01kW/m3
Az adszorpciós tartályban a nyomás 20 és 42 bar között van, számoljunk a példánkban 30 barral, aminek az előállításához 0,12 kW/h energia szükséges.
A teljes energia felhasználás:
– sűrített levegő 0,12kW/m3*2,8 (levegő/nitrogén)
– hidrogén 0,12kW/m3
– 30 bar nyomás 0,12kW/m3
– összesen 0,53kW/m3
Ma még (2022.02.15) a villamosenergia átlagára 10,32 eurócent. Így a megtermelt nitrogénünk ára 0,0547 EURO/m3
