Les générateurs d'oxygène à adsorption modulée en pression (PSA) fournissent un apport constant d'oxygène pur à partir de l'air ambiant. Ils sont utilisés dans de nombreuses applications médicales et industrielles nécessitant une source d’oxygène sur site. Mais comment la technologie PSA fonctionne-t-elle réellement pour séparer l’oxygène de l’azote ?
Présentation de la génération d'oxygène PSA
Les générateurs PSA utilisent un tamis moléculaire en zéolite pour adsorber l'azote de l'air comprimé. Cela laisse un flux de produit enrichi en oxygène qui peut atteindre une pureté supérieure à 90%.
Le processus PSA fonctionne de manière cyclique. L'air est pressurisé et introduit dans des récipients contenant l'adsorbant zéolitique. La zéolite piège sélectivement les molécules d’azote tout en laissant passer l’oxygène. Une fois l’adsorbant saturé, la pression est réduite pour désorber et libérer l’azote. Cette étape de régénération réactive la zéolite afin qu'elle puisse répéter le processus d'adsorption lors du cycle suivant.
Comment fonctionnent les tamis moléculaires zéolites
La zéolite utilisée dans les générateurs PSA contient de minuscules pores qui piègent l'azote tout en permettant à l'oxygène de circuler librement. Ce matériau de tamis moléculaire a une affinité plus élevée pour l’azote que pour l’oxygène.
Certaines propriétés qui rendent la zéolite efficace pour la génération d’oxygène PSA comprennent :
- Grande surface au sein de sa structure poreuse
- Capacité à adsorber rapidement l’azote sous pression
- Désorption facile de l'azote lorsque la pression est réduite
- Haute sélectivité pour l'azote par rapport à l'oxygène
Les adsorbants zéolitiques comme celui-ci permettent aux systèmes PSA de produire de l'oxygène avec une pureté supérieure à 90%.
Étapes du processus PSA expliquées
Le processus de génération d’oxygène PSA implique un cycle entre l’adsorption à haute pression et la désorption à basse pression. Voici les étapes clés :
- Pressurisation – Le compresseur d'air alimente l'air ambiant dans un récipient. Cela démarre la phase d’adsorption.
- Adsorption d'azote – À pression plus élevée, les molécules d’azote présentes dans l’air sont préférentiellement adsorbées sur la zéolite.
- Production d'oxygène – L'oxygène purifié traverse le lit adsorbant et sort du récipient. Ce gaz produit contient plus d’oxygène 90%.
- Désorption – Avant que l'azote ne sature la zéolite, la cuve est dépressurisée. Cela permet à l’azote piégé d’être désorbé.
- Purge – Une partie de l’oxygène produit revient à travers le récipient pour purger l’azote gazeux libéré. Cela régénère l'adsorbant.
- Dépressurisation – Le récipient revient à une pression plus élevée et répète la phase d'adsorption.
Pendant qu'un récipient est en mode adsorption, l'autre récipient subit une désorption/purge pour produire continuellement de l'oxygène gazeux.
Principaux composants d'un générateur PSA
Un système de génération d’oxygène PSA contient les principaux composants suivants :
- Compresseur d'air – Compresse l’air d’entrée aux pressions requises
- Réservoirs d'air – Stocke le flux d’air comprimé et tamponne
- Lits de tamis moléculaires – Contient de la zéolite pour adsorber l’azote
- Stockage d'oxygène – Stocke le produit d’oxygène purifié
- Panneau de contrôle – Automatise le cycle PSA à travers les vannes
- Tubes et vannes – Flux d’air directs pour l’adsorption et la désorption
Le cycle PSA est contrôlé par des vannes pneumatiques automatisées qui s'ouvrent et se ferment pour diriger l'air vers le récipient approprié. Cela fournit un approvisionnement régulier et continu en oxygène.
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Conclusion
Les générateurs d'oxygène PSA produisent un apport continu d'oxygène en adsorbant l'azote sur des tamis moléculaires zéolitiques. Les principes de l'adsorption modulée en pression, des adsorbants zéolitiques spécialisés et de l'automatisation du système permettent aux générateurs PSA de fournir de l'oxygène de haute pureté pour divers besoins sur site.
