PSA窒素発生装置の仕組み

食品加工産業などでは、より高い純度レベルが使用される一方、しばしば低純度のニーズ用としてメンブレン技術による窒素発生が好まれます。この方法では、選択透過を利用して他の気体から窒素を分離します。  

発生方法についてこのように多様な知識を持つことで、自社固有のニーズに最適な窒素生成ソリューションの選択が可能になります。メンブレン窒素技術の長所と用途をご覧ください。  

窒素生成の方法の一つに、圧力スイング吸着（PSA）があります。吸着とは、圧縮空気などの物質中の原子、イオン、または分子を吸着剤の表面に付着させるプロセスです。

窒素を分離するため圧縮空気流中の窒素以外のガス（酸素、CO2、水蒸気）を吸着して、高純度の窒素を残すPSA窒素発生装置は、シンプルで信頼性が高く、費用対効果の高いアプローチです。この装置により、希望の純度レベルの大量の窒素の連続的なフローが得られます。

PSAは、酸素分子が炭素分子ふるいに吸着するかたちで、圧縮空気流から酸素を分離します。これは、2本の圧力ベッセル（タワーAとタワーB）で発生します。この圧力ベッセルはそれぞれ、分離プロセスと再生プロセスを切り替える炭素分子ふるいで満たされています。

清浄で乾燥した圧縮空気がタワーAに入ると、窒素分子よりも小さい酸素分子はふるいの孔を通過しますが、窒素分子は通過できず、ふるいをバイパスして進みます。その結果、必要な窒素純度が得られます。これを吸着フェーズまたは分離フェーズと呼びます。

タワーAで発生した窒素のほとんどが、直接使用または貯蔵のためシステムから排出されます。次に、発生した窒素のごく一部が、タワーBに向かって、すなわちそれまでとは逆の方向に流れます。この流れにより、タワーBによるそれまでの吸着フェーズで捕捉された酸素が押し出されます。

タワーBの圧力が解放されると、炭素分子ふるいは酸素分子を保持する能力を失います。酸素分子はふるいから外れ、タワーAからの少量の窒素の流れによって除去されます。

この"洗浄"プロセスにより、次の吸着フェーズで新しく酸素分子が付着する余地がふるいに生じます。2タワーPSAシステムは、分離フェーズと再生フェーズを次々に切り替えて、希望の純度レベルの窒素を連続的に生成します。

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