Os geradores de oxigênio por adsorção por oscilação de pressão (PSA) fornecem um fornecimento constante de oxigênio puro do ar ambiente. Eles são usados em muitas aplicações médicas e industriais que requerem uma fonte de oxigênio no local. Mas como a tecnologia PSA realmente funciona para separar o oxigênio do nitrogênio?
Visão geral da geração de oxigênio PSA
Os geradores PSA utilizam uma peneira molecular feita de zeólita para adsorver o nitrogênio do ar comprimido. Isso deixa um fluxo de produto enriquecido com oxigênio que pode atingir pureza superior a 90%.
O processo PSA funciona de forma cíclica. O ar é pressurizado e alimentado em recipientes contendo o adsorvente zeólito. O zeólito captura seletivamente as moléculas de nitrogênio enquanto permite a passagem do oxigênio. Depois que o adsorvente fica saturado, a pressão é reduzida para dessorver e liberar o nitrogênio. Esta etapa de regeneração reativa a zeólita para que ela possa repetir o processo de adsorção no próximo ciclo.
Como funcionam as peneiras moleculares de zeólita
O zeólito usado nos geradores de PSA contém minúsculos poros que retêm o nitrogênio enquanto permitem que o oxigênio flua livremente. Este material de peneira molecular tem maior afinidade pelo nitrogênio em comparação ao oxigênio.
Algumas propriedades que tornam o zeólito eficaz para a geração de oxigênio PSA incluem:
- Alta área superficial dentro de sua estrutura porosa
- Capacidade de adsorver nitrogênio rapidamente sob pressão
- Fácil dessorção de nitrogênio quando a pressão é reduzida
- Alta seletividade para nitrogênio em relação ao oxigênio
Adsorventes de zeólito como este permitem que os sistemas PSA produzam oxigênio com pureza superior a 90%.
Etapas do processo PSA explicadas
O processo de geração de oxigênio PSA envolve alternar entre adsorção de alta pressão e dessorção de baixa pressão. Aqui estão as principais etapas:
- Pressurização – O compressor de ar alimenta ar ambiente em um recipiente. Isso inicia a fase de adsorção.
- Adsorção de nitrogênio – Na pressão mais alta, as moléculas de nitrogênio no ar são preferencialmente adsorvidas na zeólita.
- Produção de oxigênio – O oxigênio purificado passa pelo leito adsorvente e sai do recipiente. Este gás de produto tem mais de oxigênio 90%.
- Dessorção – Antes que o nitrogênio sature a zeólita, o recipiente é despressurizado. Isso permite que o nitrogênio preso seja dessorvido.
- Purga – Algum oxigênio do produto flui de volta através do recipiente para purgar o gás nitrogênio liberado. Isso regenera o adsorvente.
- Despressurização – O vaso retorna à pressão mais alta e repete a fase de adsorção.
Enquanto um recipiente está no modo de adsorção, o outro recipiente sofre dessorção/purga para produzir continuamente gás oxigênio.
Principais componentes de um gerador PSA
Um sistema de geração de oxigênio PSA contém os seguintes componentes principais:
- Compressor de ar – Comprime o ar de entrada nas pressões necessárias
- Tanques de ar – Armazena o ar comprimido e amortece o fluxo
- Camas de peneira molecular – Contém zeólita para adsorver nitrogênio
- Armazenamento de oxigênio – Armazena produto de oxigênio purificado
- Painel de controle – Automatiza o ciclo PSA através das válvulas
- Tubulação e válvulas – Fluxos de ar diretos para adsorção e dessorção
O ciclo PSA é controlado por válvulas pneumáticas automatizadas que abrem e fecham para direcionar o ar para o recipiente adequado. Isso fornece um fornecimento suave e contínuo de oxigênio.
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Conclusão
Os geradores de oxigênio PSA produzem um suprimento contínuo de oxigênio adsorvendo nitrogênio em peneiras moleculares de zeólita. Os princípios de adsorção por oscilação de pressão, adsorventes de zeólita especializados e automação de sistema permitem que os geradores PSA forneçam oxigênio de alta pureza para diversas necessidades no local.
