あ
窒素発生器 は、窒素ガス発生器としても知られ、周囲の空気から窒素ガス (N2) を分離することによって機能します。窒素ガス (N2) は、約 78% の窒素と 21% の酸素、および微量の他のガスで構成されています。窒素発生装置がこの分離を達成するには、圧力スイング吸着 (PSA) と膜分離という 2 つの主な方法があります。各メソッドの仕組みは次のとおりです。
1. 圧力スイング吸着 (PSA):
PSA プロセスは、固体吸着材 (通常はカーボン モレキュラー シーブ) 上のガスの差動吸着特性に依存しています。ここでは、PSA 窒素発生装置がどのように機能するかを段階的に説明します。
吸着段階: このプロセスは、カーボンモレキュラーシーブを充填した一対の吸着カラムから始まります。この段階では、圧縮空気 (酸素、窒素、その他のガスを含む) が 1 つのカラムに導入され、もう 1 つのカラムは停止したままになります。
選択的吸着: カーボンモレキュラーシーブは、窒素よりも酸素やその他の不純物に対して高い親和性を持っています。その結果、ふるいは酸素やその他の微量ガスを吸着し、窒素は比較的スムーズに通過できます。
窒素の生成: 窒素富化ガスはアクティブカラムから収集され、生成ガスとして供給されます。この窒素は高純度であり、用途と発生装置の設計に応じて、通常は 95% ～ 99.999% の範囲です。
カラムの切り替え: 所定の時間が経過した後、またはアクティブなカラムが吸着ガスで飽和すると、カラムの役割が切り替わります。以前にアクティブだったカラムは脱着段階に入り、もう一方のカラムは窒素生成のためにアクティブになります。
脱着段階: この段階では、圧力を下げることによって、吸着されたガスが飽和カラムから放出されます。脱着または再生として知られるこのプロセスは、次の吸着サイクルに向けてカラムを準備します。
連続運転: 発生器は吸着フェーズと脱着フェーズを周期的に繰り返し、高純度の窒素ガスを継続的に供給します。
2. 膜分離:
膜窒素発生器は、半透膜を通るガス透過性の違いに基づいて、異なる原理を使用して空気から窒素を分離します。膜窒素発生装置の仕組みは次のとおりです。
膜材料: 発生器には、選択透過性のある材料で作られた膜が含まれています。この膜により、窒素分子は酸素分子や他のガスよりも容易に通過できます。
空気圧縮: 圧縮空気が膜の片側に供給されます。この圧縮空気には酸素と窒素の混合物が含まれています。
ガス分離: 空気が膜を通って流れると、窒素分子は酸素分子よりも容易に膜を通って拡散します。この選択的透過により、膜の一方の側には窒素が豊富な流れが生じ、もう一方の側には酸素が豊富な流れが生じます。
窒素収集: 窒素富化ガスは透過した膜の側面から収集されますが、酸素富化ストリームは放出されるか、必要に応じてさらに処理されます。
連続運転: 膜窒素発生装置は、圧縮空気がシステムに供給されている限り、窒素ガスを継続的に供給します。
PSA と膜窒素発生装置はどちらも、さまざまなレベルの純度と流量で信頼性の高い窒素ガス源を提供するため、幅広い産業、商業、科学用途に適しています。これらの方法の選択は、必要な純度、流量、特定のアプリケーション要件などの要因によって異なります。
