מהי טכנולוגיית PSA ומה היתרונות שלה?
חברות רבות בימינו זקוקות לחנקן על בסיס יומי לתפעול מפעליה.
אחת הדרכים לייצור חנקן היא באמצעות PSA. כאשר מייצרים חנקן, חשוב לדעת ולהבין את רמת הטוהר שמעוניינים להשיג.
טכנולוגיית Pressure Swing Adsorption (PSA) מפרידה חנקן מאוויר דחוס על ידי ספיחת החמצן באוויר באמצעות חומר סיבי פחמן מולקולרים (CMS-Carbon Molecular Sieves).
מכיוון שסופח זה יהפוך לרווי ב-O₂, המחולל מורכב משני חללים. בעוד חלל אחד מייצר חנקן, השני ממרענן את ה-CMS הרווי שלו וחוזר חלילה , לפי הצורך.
היכולת ליצור חנקן פירושה להיות בשליטה מלאה על אספקת החנקן של העסק.
כיצד זה עובד?
יישומים מסוימים דורשים רמות טוהר נמוכות (בין 90 ל-99%), כגון ניפוח צמיגים ומניעת שריפות, בעוד שאחרים, כגון יישומים בתעשיית המתכת, המזון והמשקאות ,הפארמה, הסמיקונדקטור או יציקת פלסטיק, דורשים רמות גבוהות (מ-97 עד 99.999%).
במקרים אלו טכנולוגיית PSA היא הדרך האידיאלית והקלה ביותר לשימוש. מחולל חנקן פועל על ידי הפרדת מולקולות חנקן ממולקולות החמצן בתוך האוויר הדחוס. Pressure Swing Adsorption עושה זאת על ידי לכידת חמצן מזרם האוויר הדחוס באמצעות ספיחה.
ספיחה מתרחשת כאשר מולקולות נקשרות לחומר סופח, במקרה זה מולקולות החמצן נצמדות ל CMS. זה קורה בשני מכלי לחץ נפרדים, כל אחד מלא ב-CMS, שעוברים בין תהליך ההפרדה לתהליך ההתרעננות. לעת עתה נקרא להם מגדל A ומגדל B. בתור התחלה, אוויר דחוס נקי ויבש נכנס למגדל A ומכיוון שמולקולות חמצן קטנות יותר ממולקולות חנקן, הן ייכנסו לנקבוביות של סיבי הפחמן.
מולקולות חנקן לעומת זאת אינן יכולות להיכנס לנקבוביות ולכן הן יעקפו את המסננת המולקולרית הפחמנית. כתוצאה מכך, תקבל חנקן בטוהר הרצוי. שלב זה נקרא שלב הספיחה או ההפרדה. עם זאת, זה לא נעצר שם. רוב החנקן המיוצר במגדל A יוצא מהמערכת (מוכן לשימוש ישיר או אחסון), בעוד שחלק קטן מהחנקן שנוצר מוזרם למגדל B בכיוון ההפוך (מלמעלה למטה).
זרימה זו נדרשת כדי לדחוק החוצה את החמצן שנלכד בשלב הספיחה הקודם של מגדל B. על ידי שחרור הלחץ במגדל B, הסיבים המולקולרים של הפחמן מאבדים את יכולתם להחזיק את מולקולות החמצן. הם יתנתקו מהסיבים וייסחפו דרך הפליטה על ידי זרימת החנקן הקטנה שמגיעה ממגדל A, בכך המערכת מפנה מקום למולקולות חמצן חדשות להיצמד אל הסיבים בשלב הספיחה הבא. אנו קוראים לתהליך הזה של ‘ניקוי’ התרעננות מגדל רווי חמצן.
בשלב זה, הלחץ בשני המגדלים יהיה שווה והם ישנו שלבים מספיחה להתרעננות ולהיפך. ה-CMS במגדל A יהיה רווי, בעוד שמגדל B, עקב הורדת הלחץ, יוכל להפעיל מחדש את תהליך הספיחה.
תהליך זה מכונה גם ‘תנודת לחץ’, כלומר הוא מאפשר לכידת גזים מסוימים בלחץ גבוה יותר ולשחרור בלחץ נמוך יותר. מערכת שני המגדלים PSA מאפשרת ייצור חנקן רציף ברמת טוהר רצויה.
טוהר החנקן ודרישות לאוויר הנכנס
חשוב להבין את רמת הטוהר הדרושה לכל יישום על מנת לייצר חנקן באופן עצמאי. עם זאת, ישנן כמה דרישות כלליות בנוגע לאוויר הנכנס. האוויר הדחוס צריך להיות נקי ויבש לפני הכניסה למחולל החנקן, שכן הדבר משפיע לטובה על איכות החנקן וגם מונע מה-CMS להיפגע מלחות. יתר על כן, יש לשלוט בטמפרטורת הכניסה והלחץ בין 10 ל-25 מעלות צלזיוס, תוך שמירה על הלחץ בין 4 ל-13 בר. כדי לטפל באוויר כראוי, צריך להיות מייבש בין המדחס למחולל.
אם אוויר הצריכה נוצר על ידי מדחס משומן בשמן, עליך להתקין גם מסנני שמן ומסנן פחמן כדי להיפטר מכל זיהומים לפני שהאוויר הדחוס יגיע למחולל החנקן. ישנם חיישני לחץ, טמפרטורה ונקודת טל לחץ המותקנים ברוב המחוללים כבטיחות למניעת כשל, המונעים כניסת אוויר מזוהם למערכת ה-PSA ופגיעה ברכיבים שלה.
היבט חשוב נוסף בייצור חנקן PSA הוא גורם האוויר. זהו אחד הפרמטרים החשובים ביותר במערכת מחולל חנקן, שכן הוא מגדיר את האוויר הדחוס הנדרש לקבלת זרימת חנקן מסוימת.
מקדם האוויר מצביע אפוא על יעילות המחולל, כלומר מקדם אוויר נמוך מצביע על יעילות גבוהה יותר וכמובן עלויות תפעול נמוכות יותר.
לסיכום, מחוללי NGP ו-NGP+ מציעים פתרון חסכוני, אמין וגמיש עבור מגוון רחב של יישומי חנקן:
- מחוללי חנקן מייעלים את איכות האוויר עם 95% -99.999% טוהר וזרימת גז של עד 3,000 Nm3/h עם מחולל יחיד.
- עלות תפעול נמוכה ביותר הודות לטכנולוגיה המתקדמת של Atlas Copco בתכנון וביצועי PSA כולל צריכת אוויר נמוכה, ניצול אופטימלי של CMS, חיסכון בעומס נמוך במיוחד ומצב המתנה.
- המחוללים מאפשרים אמינות ברמה הגבוהה ביותר שקיימת בתעשייה.
- התקנה פשוטה ותפעול קל,ניטור טוהר ואיכות המתבצעים באופן רציף ואוטומטי לחלוטין.
- עמידה בדרישות האיכות והטוהר של יישומים תובעניים בענפים שונים כגון מזון ומשקאות, תרופות, עיבוד מתכות, אלקטרוניקה ועוד
- ניתן לשילוב בקלות עם מערכת גז מסורתית (צילינדרים, דיוארים או חנקן נוזלי ).
- משתלב בצורה חלקה במערכת אוויר חדשה או קיימת.
אוטומציה ירוחם מספקת פתרונות מלאים וכוללים לתעשייה.
טווח המוצרים שלנו בשילוב היכולות המקצועיות ממגוון המחלקות, נותן לנו את האפשרות לספק פתרונות ייחודיים ומותאמים אישית.
מגוון המחוללים והפתרונות בתחום אוויר דחוס הקיימים בחברה מאפשר מציאת פתרון כולל לכל צורך, בכל תחום.
