Принцип работы молекулярных сит, генерирующих кислород

Основной принцип работы молекулярных сит, генерирующих кислород, основан на технологии адсорбции при переменном давлении (PSA). Она использует высокую селективность молекулярного сита в отношении азота. Разделение кислорода и азота достигается посредством циклического процесса адсорбции под давлением и десорбции без давления. Этот процесс включает четыре основных этапа: сжатие воздуха, предварительную обработку, адсорбционное разделение и регенерацию молекулярного сита.

1. Сжатие и предварительная обработка воздуха

Сначала воздух сжимается компрессором до 0,5–0,7 МПа. Затем он охлаждается в охладителе и удаляет влагу с помощью рефрижераторных осушителей, образуя чистый сжатый воздух. Этот этап обеспечивает стабильный источник газа для последующего адсорбционного разделения и предотвращает влияние влаги на работу молекулярного сита.

2. Процесс адсорбционного разделения

Основными компонентами воздуха являются азот (около 78%) и кислород (около 21%). Несмотря на схожие размеры их молекул (кинетический диаметр молекул азота составляет около 0,364 нм, а кислорода – около 0,346 нм), их химические свойства различаются. Предварительно очищенный воздух поступает в адсорбционную башню, заполненную молекулярными ситами. Микропористая структура молекулярных сит преимущественно адсорбирует азот, в то время как кислород, благодаря своему меньшему кинетическому диаметру и меньшей скорости диффузии, обогащается и выводится в виде газообразного продукта. При этом чистота кислорода может достигать более 90%.

3. Регенерация и циклирование молекулярного сита

После насыщения молекулярного сита адсорбированным азотом его регенерируют, сбрасывая давление для высвобождения азота и восстанавливая адсорбционную способность. Система обычно использует двухбашенную или многобашенную конструкцию, в которой башни попеременно выполняют адсорбцию и десорбцию, обеспечивая непрерывное производство кислорода. Рабочий цикл каждой башни включает пять стадий: адсорбция, снижение давления, очистка, регенерация и повышение давления.