أ مولد النيتروجين يعمل مولد غاز النيتروجين، المعروف أيضًا باسم مولد غاز النيتروجين، عن طريق فصل غاز النيتروجين (N2) عن الهواء المحيط، والذي يتكون من حوالي 78% نيتروجين و21% أكسجين، إلى جانب كميات ضئيلة من الغازات الأخرى. هناك طريقتان أساسيتان تحقق من خلالهما مولدات النيتروجين هذا الفصل: الامتزاز المتأرجح بالضغط (PSA) والفصل الغشائي. وإليك كيفية عمل كل طريقة:

1. الامتزاز سوينغ الضغط (PSA):

تعتمد عملية PSA على خصائص الامتزاز التفاضلي للغازات على مادة ماصة صلبة، عادة المناخل الجزيئية الكربونية. وفيما يلي شرح خطوة بخطوة لكيفية عمل مولد النيتروجين PSA:

مرحلة الامتزاز: تبدأ العملية بزوج من أعمدة الامتزاز مملوءة بالمناخل الجزيئية الكربونية. خلال هذه المرحلة، يتم إدخال الهواء المضغوط (الذي يحتوي على الأكسجين والنيتروجين والغازات الأخرى) إلى عمود واحد، بينما يظل العمود الآخر غير نشط.

الامتزاز الانتقائي: تتميز المناخل الجزيئية الكربونية بتقارب أكبر للأكسجين والشوائب الأخرى مقارنة بالنيتروجين. ونتيجة لذلك، تمتص المناخل الأكسجين والغازات النزرة الأخرى، مما يسمح للنيتروجين بالمرور دون عوائق نسبيًا.

إنتاج النيتروجين: يتم بعد ذلك جمع الغاز المخصب بالنيتروجين من العمود النشط وتسليمه كغاز منتج. يتميز هذا النيتروجين بدرجة نقاء عالية، تتراوح عادةً من 95% إلى 99.999% اعتمادًا على التطبيق وتصميم المولد.

تبديل الأعمدة: بعد فترة زمنية محددة أو عند تشبع العمود النشط بالغازات الممتزة، تقوم الأعمدة بتبديل الأدوار. ويدخل العمود النشط سابقًا في مرحلة الامتزاز، بينما يصبح العمود الآخر نشطًا لإنتاج النيتروجين.

مرحلة الامتزاز: خلال هذه المرحلة، يتم إطلاق الغازات الممتزة من العمود المشبع عن طريق تقليل الضغط. تعمل هذه العملية، المعروفة باسم الامتزاز أو التجديد، على إعداد العمود لدورة الامتزاز التالية.

التشغيل المستمر: يتناوب المولد بين مرحلتي الامتزاز والامتزاز بطريقة دورية، مما يضمن الإمداد المستمر بغاز النيتروجين عالي النقاء.

2. فصل الغشاء:

تستخدم مولدات النيتروجين الغشائية مبدأً مختلفًا لفصل النيتروجين عن الهواء بناءً على الاختلافات في نفاذية الغاز من خلال غشاء شبه منفذ. وإليك كيفية عمل مولد النيتروجين الغشائي:

مادة الغشاء: يحتوي المولد على غشاء مصنوع من مادة ذات نفاذية انتقائية. يسمح هذا الغشاء لجزيئات النيتروجين بالمرور بسهولة أكبر من جزيئات الأكسجين والغازات الأخرى.

ضغط الهواء: يتم توفير الهواء المضغوط إلى جانب واحد من الغشاء. يحتوي هذا الهواء المضغوط على خليط من الأكسجين والنيتروجين.

فصل الغاز: عندما يتدفق الهواء عبر الغشاء، تنتشر جزيئات النيتروجين عبر الغشاء بسهولة أكبر من جزيئات الأكسجين. وينتج عن هذا التخلل الانتقائي تيار من النيتروجين المخصب على جانب واحد من الغشاء وتيار غني بالأكسجين على الجانب الآخر.

جمع النيتروجين: يتم جمع الغاز المخصب بالنيتروجين من جانب الغشاء الذي تخلل خلاله، في حين يمكن إطلاق التيار المخصب بالأكسجين أو معالجته بشكل أكبر حسب الحاجة.

التشغيل المستمر: توفر مولدات النيتروجين الغشائية إمدادًا مستمرًا بغاز النيتروجين طالما يتم توفير الهواء المضغوط للنظام.

توفر كل من مولدات PSA والنيتروجين الغشائي مصادر موثوقة لغاز النيتروجين بمستويات مختلفة من النقاء ومعدلات التدفق، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية والتجارية والعلمية. يعتمد الاختيار بين هذه الطرق على عوامل مثل النقاء المطلوب ومعدل التدفق ومتطلبات التطبيق المحددة.