PSA Azot Üretimi Prensibi
Karbon moleküler elekler aynı anda hem oksijeni hem de nitrojeni havadan adsorbe etme kapasitesine sahiptir; ayrıca basınç arttıkça adsorpsiyon kapasiteleri artar. Ancak herhangi bir basınçta oksijen ve nitrojenin denge adsorpsiyon kapasiteleri arasında önemli bir fark yoktur. Sonuç olarak, yalnızca basınç değişimlerine dayalı olarak oksijen ve nitrojenin etkili bir şekilde ayrılmasını sağlamak zordur. Bununla birlikte, adsorpsiyon kinetiğini-özellikle adsorpsiyon hızını- hesaba katarak, oksijen ve nitrojenin adsorpsiyon özellikleri etkili bir şekilde ayırt edilebilir. Oksijen moleküllerinin çapı nitrojen moleküllerinden daha küçüktür; sonuç olarak difüzyon hızları nitrojeninkinden birkaç yüz kat daha hızlıdır. Sonuç olarak, karbon moleküler elekler oksijeni çok hızlı bir şekilde adsorbe eder ve yaklaşık bir dakika içinde adsorpsiyon kapasitelerinin %90'ından fazlasına ulaşır. Aynı noktada nitrojenin adsorpsiyon alımı yalnızca %5 civarındadır. Bu nedenle, bu kısa aralıkta adsorbe edilen madde ağırlıklı olarak oksijenden oluşurken, geri kalan gaz-adsorbe edilmemiş kısım- ağırlıklı olarak nitrojenden oluşur. Böylece adsorpsiyon süresinin bir dakikadan daha kısa bir süre ile sınırlandırılmasıyla, oksijen ve nitrojenin ön ayrımı gerçekleştirilebilir. Temelde, adsorpsiyon ve desorpsiyon süreçleri basınç farkları tarafından yönlendirilir-adsorpsiyon, basınç arttığında meydana gelir ve desorpsiyon, basınç azaldığında meydana gelir. Bununla birlikte, oksijen ve nitrojen arasındaki gerçek farklılaşma, adsorpsiyon hızlarındaki eşitsizliğe dayanır ve adsorpsiyon süresinin tam olarak kontrol edilmesiyle elde edilir; Bu sürenin çok kısa tutulmasıyla oksijen tamamen adsorbe edilirken, nitrojenin adsorbe edilmesi için yeterli süreye sahip olmadan adsorpsiyon işlemi durdurulur.
Azot Üretimi için Kriyojenik Hava Ayrıştırma Prensibi
Kriyojenik nitrojen üretim sistemleri, yalnızca gaz halindeki nitrojeni değil aynı zamanda sıvı nitrojeni de üretme kapasitesine sahiptir, böylece özellikle sıvı nitrojen gerektiren proses gereksinimlerini karşılar. Ayrıca üretilen sıvı nitrojen özel depolama tanklarında depolanabilir. Aralıklı nitrojen talebi durumunda veya hava ayırma ünitesinin küçük bakımı sırasında, bu tanklarda depolanan sıvı nitrojen bir buharlaştırıcıya yönlendirilebilir, ısıtılabilir ve daha sonra aşağı yöndeki proses tesisinin nitrojen gereksinimlerini karşılamak için ürün nitrojen boru hattına beslenebilir. Kriyojenik nitrojen üretim tesisinin çalışma döngüsü (iki ana ısınma-döngüsü arasındaki aralık olarak tanımlanır) genellikle bir yıldan fazla sürer; sonuç olarak, kriyojenik sistemler için özel bir yedekleme ünitesinin sağlanmasının genellikle gereksiz olduğu düşünülmektedir. Bunun aksine, Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA) sistemleri yalnızca gaz halindeki nitrojeni üretme kapasitesine sahiptir ve bu tür yedekleme yeteneklerinden yoksundur; bu nedenle tek bir PSA ünitesi kesintisiz, uzun-dönemli çalışmayı garanti edemez.
Azot Üretimi için Membran Hava Ayrıştırma Prensibi
Hava sıkıştırılıp filtrelendikten sonra polimerik membranlı ayırma ünitesine girer. Çeşitli gazlar, membran malzemesi içinde farklı çözünürlüklere ve difüzyon katsayılarına sahip olduklarından, membrandan geçerken farklı bağıl geçirgenlik oranları sergilerler. Bu özelliğe dayanarak gazlar genel olarak iki gruba ayrılabilir: "hızlı gazlar" ve "yavaş gazlar". Bir gaz karışımı bir membran boyunca basınç farkına maruz bırakıldığında, su, hidrojen, helyum, hidrojen sülfit ve karbon dioksit gibi nispeten hızlı nüfuz etme hızlarına sahip gazlar-zardan geçer ve nüfuz eden tarafta zenginleşir. Bunun tersine, metan, nitrojen, karbon monoksit ve argon- gibi nispeten daha yavaş nüfuz etme hızlarına sahip gazlar- zarın tutulan tarafında tutulur ve zenginleştirilir, böylece gaz karışımının ayrılması sağlanır.