כיצד פועלת טכניקת PSA של חמצן?
הפקת חמצן בתנופת לחץ (PSA) היא טכנולוגיית הפרדת גזים המבוססת על עקרון הספיחה הפיזיקלית. הוא מטהר חמצן מהאוויר באמצעות ספיחה סלקטיבית של נפות מולקולריות.
העיקרון הבסיסי של ייצור חמצן PSA
- ייצור חמצן PSA מנצל את ההבדל בביצועי הספיחה של חנקן וחמצן (באוויר) במסננת המולקולרית, כמו גם את המאפיין שכושר הספיחה משתנה עם הלחץ.
- בתנאי שיווי משקל, המסננת המולקולרית סופחת את רכיב החנקן בצורה מועדפת. בתנאי לחץ מוגברים, ספיחת החנקן גבוהה מיכולת הספיחה בלחץ נמוך.
- והתחדשות הספיחה של המסננת המולקולרית מושגת על ידי שינוי לחץ הפעולה, כלומר, ספיחה בלחץ ופירוק דקומפרסיה, ובכך להשיג הפרדת חמצן וחנקן.
מסננת מולקולרית זאוליט במערכת ייצור חמצן
- מרכיב הליבה של מערכת ייצור החמצן הוא מסננת מולקולרית. למרות שחמצן וחנקן הם חומרים לא-קוטביים, הם ייצרו דיפולים המושרים בהשפעת מסננות מולקולריות זאוליט.
- קיימת משיכה (כוח אינדוקטיבי) בין הדיפול המושרה לבין הדיפול המובנה של מולקולות קוטביות. מכיוון שכוח השראות של חנקן גדול מזה של חמצן, המסננת המולקולרית סופחת הרבה יותר חנקן מחמצן.
- כאשר האוויר עובר דרך המסננת המולקולרית הזאוליט, החנקן נספג בעדיפות על ידי המסננת המולקולרית ומועשר במיקרו-נקבוביות שלה, בעוד שרק כמות קטנה של חמצן נספגת, ורובו עובר דרך המסננת המולקולרית והופך לגז תוצר.
תהליך העבודה של ייצור חמצן PSA
- האוויר נדחס תחילה על ידי מדחס אוויר מלא- ועובר דרך מסננים מרובים כדי להסיר את רוב האבק והזיהומים החלקיקים; ואז האוויר החם מקורר על ידי מייבש קר כדי להסיר לחות מהאוויר; ולבסוף, הוא נכנס למיכל אגירת האוויר לצורך חציצה וייצוב לחץ, ונכנס למגדל הספיחה ששוחזר ונמצא במצב עבודה דרך שסתום מיתוג.
- במגדל הספיחה נספג חנקן, פחמן דו חמצני וגזים נוספים במסננות מולקולריות, החמצן מועשר מראש מגדל הספיחה ונכנס למיכל חיץ החמצן. על צינור היציאה של מיכל מאגר החמצן, מסופק יציאת דגימה כדי לזהות את טוהר החמצן. לאחר מכן מסננים את החמצן המותאם דרך מסנן אבק ומסנן עיקור כדי להשיג חמצן בדרגת מוצר-מוסמך.
- על מנת להשיג חמצן רציף ויציב בדרגת מוצר-, הציוד לייצור חמצן PSA מצויד בשני מגדלי ספיחה לפחות כדי לייצר חמצן לסירוגין. כאשר מגדל אחד סופח ומייצר חמצן, מגדל הספיחה השני נמצא במצב התחדשות, וגזי הרכיבים האחרים הנפלטים בתהליך התחדשות מושתקים באמצעות משתיק קול ואז משתחררים בחוץ.
