PSA azoto generavimo principas
Anglies molekuliniai sietai gali vienu metu adsorbuoti ir deguonį, ir azotą iš oro; be to, didėjant slėgiui didėja jų adsorbcijos gebėjimas. Tačiau esant bet kokiam slėgiui, nėra reikšmingo skirtumo tarp pusiausvyros deguonies ir azoto adsorbcijos pajėgumų. Todėl sunku pasiekti veiksmingą deguonies ir azoto atskyrimą, pagrįstą vien slėgio svyravimais. Tačiau atsižvelgiant į adsorbcijos kinetiką-konkrečiai, į adsorbcijos greitį-, deguonies ir azoto adsorbcijos charakteristikas galima veiksmingai atskirti. Deguonies molekulės yra mažesnio skersmens nei azoto molekulės; todėl jų difuzijos greitis yra kelis šimtus kartų greitesnis nei azoto. Dėl to anglies molekuliniai sietai labai greitai adsorbuoja deguonį, maždaug per minutę pasiekdami daugiau nei 90% savo adsorbcijos pajėgumo. Tuo pačiu metu azoto adsorbcija yra tik apie 5%. Todėl per šį trumpą intervalą adsorbuotą medžiagą daugiausia sudaro deguonis, o likusias dujas-neadsorbuotą dalį{12}}sudaro daugiausia azotas. Taigi, apribojant adsorbcijos trukmę iki trumpesnės nei vienos minutės, galima pasiekti išankstinį deguonies ir azoto atskyrimą. Iš esmės adsorbcijos ir desorbcijos procesus lemia slėgio skirtumai,{15}adsorbcija įvyksta padidėjus slėgiui, o desorbcija įvyksta, kai slėgis mažėja. Tačiau tikrasis skirtumas tarp deguonies ir azoto priklauso nuo jų adsorbcijos greičio skirtumų ir pasiekiamas tiksliai kontroliuojant adsorbcijos trukmę; Laikydami šią trukmę labai trumpą, deguonis visiškai adsorbuojamas, o adsorbcijos procesas sustabdomas, kol azotas turi pakankamai laiko adsorbuotis.
Kriogeninio oro atskyrimo azoto generavimui principas
Kriogeninės azoto generavimo sistemos gali gaminti ne tik dujinį, bet ir skystąjį azotą, taip tenkindamos proceso reikalavimus, kuriems reikalingas skystas azotas. Be to, pagamintas skystas azotas gali būti laikomas tam skirtose talpyklose. Esant periodiniam azoto poreikiui arba atliekant nedidelę oro atskyrimo įrenginio techninę priežiūrą, šiuose rezervuaruose laikomas skystas azotas gali būti nukreipiamas į garintuvą, šildomas ir tiekiamas į produkto azoto vamzdyną, kad būtų patenkinti tolesnio proceso įrenginio azoto reikalavimai. Kriogeninio azoto gamybos įrenginio veikimo ciklas (apibrėžiamas kaip intervalas tarp dviejų pagrindinių įšilimo ciklų) paprastai trunka ilgiau nei vienerius metus; todėl paprastai manoma, kad nebūtina numatyti specialaus atsarginio įrenginio kriogeninėms sistemoms. Priešingai, slėgio svyravimo adsorbcijos (PSA) sistemos gali gaminti tik dujinį azotą ir joms trūksta tokių atsarginių galimybių; todėl vienas PSA įrenginys negali garantuoti nepertraukiamo, ilgalaikio{5}}nepertraukiamo veikimo.
Membraninio oro atskyrimo principas azoto generavimui
Po suspaudimo ir filtravimo oras patenka į polimerinės membranos atskyrimo įrenginį. Kadangi įvairios dujos turi skirtingą tirpumą ir difuzijos koeficientus membranos medžiagoje, jos turi skirtingą santykinį prasiskverbimo greitį, kai jos praeina per membraną. Remiantis šia charakteristika, dujos gali būti plačiai suskirstytos į dvi grupes: "greitai dujos" ir "lėtos dujos". Kai dujų mišinys veikiamas slėgio skirtumo per membraną, santykinai greitai prasiskverbiančios dujos, pvz., vanduo, vandenilis, helis, vandenilio sulfidas ir anglies dioksidas, praeina per membraną ir praturtėja prasiskverbimo pusėje. Ir atvirkščiai, santykinai lėtesnio prasiskverbimo greičio{6}}dujos, tokios kaip metanas, azotas, anglies monoksidas ir argonas-, sulaikomos ir praturtėja membranos sulaikančioje pusėje, todėl dujų mišinys išsiskiria.