PSA-kaasun erotus- ja puhdistustekniikka on 1960-luvulta lähtien nopeasti kehittynyt tekniikka ympäristönsuojelun ja saastumisen hallinnan vaatimuksilla. Happikaasulaitoksia on käytetty laajasti monilla teollisuudenaloilla, kuten terästuotannossa, kaasuteollisuudessa, elektroniikkateollisuudessa, petrokemian teollisuudessa sekä lääketieteen ja terveydenhuollon alalla.
PSA-hapen tuotantotekniikan toimintaperiaate
PSA:n perusperiaate on käyttää ilmassa olevan typen ja hapen adsorptiokykyä zeoliittimolekyyliseulalla (ZMS) eri paineista johtuen. Adsorptiokyky muuttuu paineen mukana. Tasapainoolosuhteissa molekyyliseula adsorboi ensisijaisesti typpikomponentteja. Korotetun paineen olosuhteissa typen adsorptio on korkeampi kuin adsorptiokapasiteetti alhaisessa paineessa. Molekyyliseulan desorptio ja regenerointi saadaan aikaan muuttamalla käyttöpainetta, eli paineistettua adsorptiota ja paineistettua desorptiota, jolloin saavutetaan hapen ja typen erotus.
Kayser ehdotti ensimmäisen kerran termiä "adsorptio" vuonna 1881, mikä tarkoittaa kaasun kondensoitumista vapaalle pinnalle. Adsorptio määritellään nykyään tiukasti kansainvälisesti seuraavasti: yhden tai useamman komponentin rikastuminen tai häviäminen rajapinnassa [8]. Painevaihteluadsorptiolla tarkoitetaan prosessia, jossa huokoinen kiinteä aine joutuu kosketuksiin nesteen kanssa, nesteen tietty komponentti tai useita komponentteja kerääntyy kiinteälle pinnalle ja nesteen määrä ja pitoisuus muuttuvat paineen muutoksen myötä. Huokoisten kiintoaineiden pinnalle adsorboituneiden komponenttien poistamista kutsutaan desorptio- tai desorptioprosessiksi, joka on adsorption käänteinen prosessi. Adsorption ja desorption avulla voidaan saavuttaa nesteen eri komponenttien erottaminen tai puhdistaminen.
Hapen tuotantojärjestelmän ydinkomponentti on molekyyliseula. Tällä hetkellä yleisesti käytetty adsorbentti pienille ja keskikokoisille lääketieteellisille molekyyliseulahapen tuotantolaitteille on ZMS. ZMS on valkoinen hiukkanen, joka on valmistettu zeoliitista pääraaka-aineena ja jota käsitellään erikoiskäsittelyllä. Se on puolipysyvä adsorbentti. Kiinnitä huomiota vedeneristykseen käytön aikana, muuten se menettää adsorptiovaikutuksensa. Yleisesti käytetty adsorbentti PSA-hapen tuotannossa on synteettinen ZMS, joista yleisesti käytetty on zeoliittimolekyylejä, joiden huokoskoko on 5A, joka on kationeista ja negatiivisesti varautuneista piialumiinioksidirungoista koostuva polaarinen adsorbentti.
Vaikka happi ja typpi ovat ei-polaarisia aineita, ne tuottavat indusoituja dipoleja zeoliittimolekyyliseulojen vaikutuksesta. Indusoidun dipolin ja polaaristen molekyylien luontaisen dipolin välillä on vetovoima (induktiivinen voima). Koska typen induktiivinen voima on suurempi kuin hapen, molekyyliseula adsorboi paljon enemmän typpeä kuin happea. Kun ilma kulkee zeoliittimolekyyliseulan läpi, typpi ensisijaisesti adsorboituu molekyyliseulaan ja rikastuu sen mikrohuokosissa, kun taas vain pieni määrä happea adsorboituu, ja suurin osa siitä kulkee molekyyliseulan läpi tuotekaasuksi. Happi suodatetaan sitten pölysuodattimen ja sterilointisuodattimen läpi pätevän lääketieteellisen hapen saamiseksi. Jatkuvan ja vakaan lääketieteellisen hapen saamiseksi painevaihteluadsorptiohapen tuotantolaitteet on varustettu kahdella adsorptiotornilla, jotka tuottavat happea vuorotellen. Kun toinen imee ja tuottaa happea, toinen adsorbentti on regeneraatiotilassa. Muut regeneroinnin purkamat komponentit hiljentyvät ja poistuvat äänenvaimentimen kautta ulos.
Suositut Tagit: happikaasulaitos, Kiinan happikaasulaitosten valmistajat, toimittajat
