Principiul generării de azot PSA
Sitele moleculare de carbon sunt capabile să adsorbie simultan atât oxigenul, cât și azotul din aer; în plus, capacitatea lor de adsorbție crește pe măsură ce presiunea crește. La orice presiune dată, totuși, nu există o diferență semnificativă între capacitățile de adsorbție de echilibru ale oxigenului și azotului. În consecință, este dificil să se realizeze o separare eficientă a oxigenului și azotului bazată exclusiv pe variațiile de presiune. Cu toate acestea, luând în considerare cinetica de adsorbție-în mod specific, viteza de adsorbție-, caracteristicile de adsorbție ale oxigenului și azotului pot fi diferențiate eficient. Moleculele de oxigen au un diametru mai mic decât moleculele de azot; în consecință, viteza lor de difuzie este de câteva sute de ori mai rapidă decât cea a azotului. Ca urmare, sitele moleculare de carbon adsorb oxigenul foarte rapid, atingând peste 90% din capacitatea lor de adsorbție în aproximativ un minut. În același moment, absorbția de adsorbție pentru azot este de numai aproximativ 5%. Prin urmare, substanța adsorbită în acest interval scurt constă în principal din oxigen, în timp ce gazul rămas-portiunea neadsorbită-constă predominant din azot. Astfel, prin limitarea duratei de adsorbție la mai puțin de un minut, se poate realiza o separare preliminară a oxigenului și azotului. În esență, procesele de adsorbție și desorbție sunt conduse de diferențele de presiune-adsorbția are loc atunci când presiunea crește, iar desorbția are loc atunci când presiunea scade. Diferențierea reală între oxigen și azot, totuși, se bazează pe diferența dintre ratele lor de adsorbție și se realizează prin controlul precis al duratei de adsorbție; menținând această durată foarte scurtă, oxigenul este complet adsorbit, în timp ce procesul de adsorbție este oprit înainte ca azotul să aibă suficient timp pentru a fi adsorbit.
Principiul separării criogenice a aerului pentru generarea de azot
Sistemele de generare a azotului criogenic sunt capabile să producă nu numai azot gazos, ci și azot lichid, satisfacând astfel cerințele procesului care necesită în mod specific azot lichid. În plus, azotul lichid produs poate fi stocat în rezervoare de stocare dedicate. În cazuri de cerere intermitentă de azot sau în timpul întreținerii minore a unității de separare a aerului, azotul lichid stocat în aceste rezervoare poate fi direcționat într-un vaporizator, încălzit și apoi alimentat în conducta de azot de produs pentru a îndeplini cerințele de azot ale instalației de proces din aval. Ciclul operațional al unei instalații de generare a azotului criogenic (definit ca intervalul dintre două cicluri majore de încălzire-) se întinde de obicei pe mai mult de un an; în consecință, în general, este considerat inutil să se furnizeze o unitate de rezervă dedicată pentru sistemele criogenice. În schimb, sistemele de adsorbție prin fluctuație de presiune (PSA) sunt capabile să producă doar azot gazos și nu au astfel de capacități de rezervă; prin urmare, o singură unitate PSA nu poate garanta funcționarea continuă,-pe termen lung, fără întrerupere.
Principiul separării aerului prin membrană pentru generarea de azot
După ce a fost comprimat și filtrat, aerul intră într-o unitate de separare cu membrană polimerică. Deoarece diferite gaze posedă solubilități și coeficienți de difuzie diferiți în materialul membranei, ele prezintă rate de permeație relative diferite pe măsură ce trec prin membrană. Pe baza acestei caracteristici, gazele pot fi clasificate pe scară largă în două grupe: „gaze rapide” și „gaze lente”. Când un amestec de gaze este supus unei diferențe de presiune pe o membrană, gazele cu viteze de penetrare relativ rapide-cum ar fi apa, hidrogenul, heliul, hidrogenul sulfurat și dioxidul de carbon-trec prin membrană și se îmbogățesc pe partea de permeat. În schimb, gazele cu viteze de penetrare relativ mai mici-cum ar fi metanul, azotul, monoxidul de carbon și argonul-sunt reținute și îmbogățite pe partea retentată a membranei, realizând astfel separarea amestecului de gaze.