Los generadores de oxígeno de adsorción por oscilación de presión (PSA) proporcionan un suministro constante de oxígeno puro desde el aire ambiente. Se utilizan en muchas aplicaciones médicas e industriales que requieren una fuente de oxígeno in situ. Pero, ¿cómo funciona realmente la tecnología PSA para separar el oxígeno del nitrógeno?
Descripción general de la generación de oxígeno PSA
Los generadores de PSA utilizan un tamiz molecular hecho de zeolita para adsorber nitrógeno del aire comprimido. Esto deja una corriente de producto enriquecida con oxígeno que puede alcanzar una pureza superior a 90%.
El proceso PSA opera de forma cíclica. El aire se presuriza y se introduce en recipientes que contienen el adsorbente de zeolita. La zeolita atrapa selectivamente moléculas de nitrógeno y permite el paso del oxígeno. Una vez que el adsorbente se satura, la presión se reduce para desorber y liberar el nitrógeno. Este paso de regeneración reactiva la zeolita para que pueda repetir el proceso de adsorción en el siguiente ciclo.
Cómo funcionan los tamices moleculares de zeolita
La zeolita utilizada en los generadores de PSA contiene pequeños poros que atrapan el nitrógeno y permiten que el oxígeno fluya libremente. Este material de tamiz molecular tiene una mayor afinidad por el nitrógeno en comparación con el oxígeno.
Algunas propiedades que hacen que la zeolita sea eficaz para la generación de oxígeno PSA incluyen:
- Gran superficie dentro de su estructura porosa.
- Capacidad de adsorber nitrógeno rápidamente bajo presión.
- Fácil desorción de nitrógeno cuando se reduce la presión.
- Alta selectividad por nitrógeno sobre oxígeno.
Los adsorbentes de zeolita como este permiten que los sistemas PSA produzcan oxígeno con una pureza superior a 90%.
Pasos del proceso PSA explicados
El proceso de generación de oxígeno del PSA implica un ciclo entre adsorción a mayor presión y desorción a menor presión. Estos son los pasos clave:
- Presurización – El compresor de aire suministra aire ambiente a un recipiente. Esto inicia la fase de adsorción.
- Adsorción de nitrógeno – A mayor presión, las moléculas de nitrógeno del aire se adsorben preferentemente en la zeolita.
- Producción de oxígeno – El oxígeno purificado pasa a través del lecho adsorbente y sale del recipiente. Este gas producto tiene más de 90% de oxígeno.
- Desorción – Antes de que el nitrógeno sature la zeolita, se despresuriza el recipiente. Esto permite que el nitrógeno atrapado sea desorbido.
- Purga – Parte del oxígeno producido regresa a través del recipiente para purgar el gas nitrógeno liberado. Esto regenera el adsorbente.
- Despresurización – El recipiente vuelve a una presión más alta y repite la fase de adsorción.
Mientras un recipiente está en modo de adsorción, el otro recipiente se somete a desorción/purga para producir continuamente oxígeno gaseoso.
Componentes principales de un generador de PSA
Un sistema de generación de oxígeno PSA contiene los siguientes componentes principales:
- Compresor de aire – Comprime el aire de entrada a las presiones requeridas.
- Tanques de aire – Almacena el aire comprimido y amortigua el flujo.
- Lechos de tamiz molecular – Contiene zeolita para adsorber nitrógeno.
- Almacenamiento de oxígeno – Almacena producto de oxígeno purificado.
- Panel de control – Automatiza el ciclo de PSA a través de válvulas.
- Tubos y válvulas – Flujos de aire directos para adsorción y desorción.
El ciclo de PSA está controlado por válvulas neumáticas automatizadas que se abren y cierran para dirigir el aire al recipiente adecuado. Esto proporciona un suministro suave y continuo de oxígeno.
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Conclusión
Los generadores de oxígeno PSA producen un suministro continuo de oxígeno adsorbiendo nitrógeno en tamices moleculares de zeolita. Los principios de adsorción por cambio de presión, adsorbentes de zeolita especializados y automatización del sistema permiten a los generadores PSA suministrar oxígeno de alta pureza para diversas necesidades in situ.
