A
typen generaattori , joka tunnetaan myös typpikaasugeneraattorina, toimii erottamalla typpikaasua (N2) ympäröivästä ilmasta, joka koostuu noin 78 % typestä ja 21 % hapesta sekä pienistä määristä muita kaasuja. On kaksi päämenetelmää, joilla typpigeneraattorit saavuttavat tämän erotuksen: painevaihteluadsorptio (PSA) ja kalvoerotus. Kukin menetelmä toimii seuraavasti:
1. Painevaihteluadsorptio (PSA):
PSA-prosessi perustuu kaasujen erilaiseen adsorptio-ominaisuuksiin kiinteään adsorptiomateriaaliin, tyypillisesti hiilimolekyyliseuloihin. Tässä on vaiheittainen selitys PSA-typpigeneraattorin toiminnasta:
Adsorptiovaihe: Prosessi alkaa adsorptiokolonniparilla, jotka on täytetty hiilimolekyyliseuloilla. Tämän vaiheen aikana paineilmaa (joka sisältää happea, typpeä ja muita kaasuja) johdetaan yhteen kolonniin, kun taas toinen kolonni pysyy passiivisena.
Selektiivinen adsorptio: Hiilimolekyyliseuloilla on suurempi affiniteetti happea ja muita epäpuhtauksia kohtaan kuin typelle. Tämän seurauksena seulat adsorboivat hapen ja muut hivenkaasut sallien typen kulkea läpi suhteellisen esteettömästi.
Typen tuotanto: Typellä rikastettu kaasu kerätään sitten aktiivisesta kolonnista ja toimitetaan tuotekaasuna. Tämä typpi on erittäin puhdasta, tyypillisesti 95–99,999 % riippuen sovelluksesta ja generaattorin suunnittelusta.
Sarakkeiden vaihto: Ennalta määrätyn ajan kuluttua tai kun aktiivinen kolonni on kyllästetty adsorboituneilla kaasuilla, sarakkeet vaihtavat rooleja. Aiemmin aktiivinen kolonni siirtyy desorptiovaiheeseen, kun taas toinen kolonni muuttuu aktiiviseksi typen tuottamiseksi.
Desorptiovaihe: Tämän vaiheen aikana adsorboituneet kaasut vapautuvat kyllästetystä kolonnista alentamalla painetta. Tämä prosessi, joka tunnetaan nimellä desorptio tai regenerointi, valmistelee kolonnin seuraavaa adsorptiosykliä varten.
Jatkuva toiminta: Generaattori vuorottelee adsorptio- ja desorptiovaiheita syklisesti varmistaen jatkuvan erittäin puhtaan typpikaasun syötön.
2. Kalvon erottaminen:
Kalvotyppigeneraattorit käyttävät erilaista periaatetta typen erottamiseen ilmasta perustuen eroihin kaasun läpäisevyydessä puoliläpäisevän kalvon läpi. Näin kalvotyppigeneraattori toimii:
Kalvomateriaali: Generaattori sisältää kalvon, joka on valmistettu materiaalista, jolla on selektiivinen läpäisevyys. Tämä kalvo mahdollistaa typpimolekyylien kulkemisen helpommin kuin happimolekyylit ja muut kaasut.
Ilmanpuristus: Paineilmaa syötetään kalvon toiselle puolelle. Tämä paineilma sisältää hapen ja typen seosta.
Kaasun erotus: Kun ilma virtaa kalvon läpi, typpimolekyylit diffundoituvat kalvon läpi helpommin kuin happimolekyylit. Tämä selektiivinen läpäisy saa aikaan rikastetun typen virran kalvon toisella puolella ja hapella rikastetun virran toisella puolella.
Typenkeräys: Typellä rikastettu kaasu kerätään kalvon siltä puolelta, josta se on tunkeutunut läpi, kun taas hapella rikastettu virta voidaan vapauttaa tai käsitellä edelleen tarpeen mukaan.
Jatkuva toiminta: Kalvotyppigeneraattorit tarjoavat jatkuvan typpikaasun syötön niin kauan kuin paineilmaa syötetään järjestelmään.
Sekä PSA- että kalvotyppigeneraattorit tarjoavat luotettavia typpikaasun lähteitä, joiden puhtausaste ja virtausnopeus vaihtelevat, joten ne soveltuvat monenlaisiin teollisiin, kaupallisiin ja tieteellisiin sovelluksiin. Valinta näiden menetelmien välillä riippuu tekijöistä, kuten vaaditusta puhtaudesta, virtausnopeudesta ja erityisistä käyttövaatimuksista.
