A
stikstof generator , ook bekend als een stikstofgasgenerator, werkt door stikstofgas (N2) te scheiden van de omringende lucht, die voor ongeveer 78% uit stikstof en 21% uit zuurstof bestaat, samen met sporen van andere gassen. Er zijn twee primaire methoden waarmee stikstofgeneratoren deze scheiding bereiken: drukwisseladsorptie (PSA) en membraanscheiding. Zo werkt elke methode:
1. Pressure Swing-adsorptie (PSA):
Het PSA-proces is afhankelijk van de verschillende adsorptie-eigenschappen van gassen op een vast adsorberend materiaal, meestal moleculaire koolstofzeven. Hier is een stapsgewijze uitleg van hoe een PSA-stikstofgenerator werkt:
Adsorptiefase: Het proces begint met een paar adsorptiekolommen gevuld met moleculaire koolstofzeven. Tijdens deze fase wordt perslucht (die zuurstof, stikstof en andere gassen bevat) in de ene kolom gebracht, terwijl de andere kolom inactief blijft.
Selectieve adsorptie: De moleculaire zeven van koolstof hebben een grotere affiniteit voor zuurstof en andere onzuiverheden dan voor stikstof. Hierdoor adsorberen de zeven de zuurstof en andere sporengassen, waardoor de stikstof relatief ongehinderd kan passeren.
Stikstofproductie: Het met stikstof verrijkte gas wordt vervolgens uit de actieve kolom verzameld en als productgas afgeleverd. Deze stikstof heeft een hoge zuiverheid, doorgaans variërend van 95% tot 99,999%, afhankelijk van de toepassing en het ontwerp van de generator.
Kolommen wisselen: Na een vooraf bepaalde tijd of wanneer de actieve kolom verzadigd is met geadsorbeerde gassen, wisselen de kolommen van rol. De voorheen actieve kolom komt in de desorptiefase, terwijl de andere kolom actief wordt voor de stikstofproductie.
Desorptiefase: Tijdens deze fase komen de geadsorbeerde gassen vrij uit de verzadigde kolom door de druk te verlagen. Dit proces, bekend als desorptie of regeneratie, bereidt de kolom voor op de volgende adsorptiecyclus.
Continue werking: De generator wisselt op cyclische wijze af tussen de adsorptie- en desorptiefase, waardoor een continue toevoer van zeer zuiver stikstofgas wordt gegarandeerd.
2. Membraanscheiding:
Membraan-stikstofgeneratoren gebruiken een ander principe om stikstof uit lucht te scheiden, gebaseerd op verschillen in gaspermeabiliteit door een semi-permeabel membraan. Zo werkt een membraan-stikstofgenerator:
Membraanmateriaal: De generator bevat een membraan gemaakt van een materiaal met selectieve permeabiliteit. Dit membraan laat stikstofmoleculen gemakkelijker door dan zuurstofmoleculen en andere gassen.
Luchtcompressie: Gecomprimeerde lucht wordt aan één kant van het membraan toegevoerd. Deze perslucht bevat een mengsel van zuurstof en stikstof.
Gasscheiding: Terwijl de lucht door het membraan stroomt, diffunderen de stikstofmoleculen gemakkelijker door het membraan dan zuurstofmoleculen. Deze selectieve permeatie resulteert in een stroom verrijkte stikstof aan de ene kant van het membraan en een met zuurstof verrijkte stroom aan de andere kant.
Stikstofopvang: Het met stikstof verrijkte gas wordt opgevangen vanaf de zijkant van het membraan waar het doorheen is gedrongen, terwijl de met zuurstof verrijkte stroom indien nodig kan worden vrijgegeven of verder verwerkt.
Continue werking: Membraan-stikstofgeneratoren zorgen voor een continue toevoer van stikstofgas zolang er perslucht aan het systeem wordt geleverd.
Zowel PSA- als membraanstikstofgeneratoren bieden betrouwbare bronnen van stikstofgas met verschillende niveaus van zuiverheid en stroomsnelheden, waardoor ze geschikt zijn voor een breed scala aan industriële, commerciële en wetenschappelijke toepassingen. De keuze tussen deze methoden is afhankelijk van factoren als de vereiste zuiverheid, debiet en specifieke toepassingseisen.
