O princípio de funcionamento das peneiras moleculares geradoras de oxigênio

O princípio básico de funcionamento das peneiras moleculares geradoras de oxigênio baseia-se na tecnologia de adsorção por oscilação de pressão (PSA). Ela aproveita a alta propriedade de adsorção seletiva da peneira molecular para nitrogênio gasoso. Por meio de um processo cíclico de adsorção pressurizada e dessorção despressurizada, a separação de oxigênio e nitrogênio é alcançada. O processo específico inclui quatro etapas principais: compressão de ar, pré-tratamento, separação por adsorção e regeneração da peneira molecular.

1. Compressão de ar e pré-tratamento

O ar é inicialmente pressurizado a 0,5-0,7 MPa por um compressor. Em seguida, é resfriado por um resfriador e remove a umidade por meio de secadores refrigerados, formando ar comprimido limpo. Essa etapa fornece uma fonte de gás estável para a separação por adsorção subsequente e evita que a umidade afete o desempenho da peneira molecular.

2. Processo de Separação por Adsorção

Os principais componentes do ar são o nitrogênio (representando cerca de 78%) e o oxigênio (cerca de 21%). Embora seus tamanhos moleculares sejam semelhantes (o diâmetro cinético das moléculas de nitrogênio é de cerca de 0,364 nm e o das moléculas de oxigênio é de cerca de 0,346 nm), eles diferem nas propriedades químicas. O ar pré-tratado entra na torre de adsorção preenchida com peneiras moleculares. A estrutura microporosa da peneira molecular adsorve preferencialmente o nitrogênio, enquanto o oxigênio, devido ao seu menor diâmetro cinético e menor taxa de difusão, é enriquecido e liberado como gás. Nesse ponto, a pureza do oxigênio pode atingir mais de 90%.

3. Regeneração e Ciclagem da Peneira Molecular

Uma vez saturada com o nitrogênio adsorvido, a peneira molecular é regenerada por despressurização para liberar o nitrogênio, restaurando sua capacidade de adsorção. O sistema normalmente utiliza um projeto de torre dupla ou multitorre, onde as torres realizam alternadamente a adsorção e a dessorção para permitir a produção contínua de oxigênio. O ciclo de trabalho de cada torre inclui cinco etapas: adsorção, redução de pressão, limpeza, regeneração e pressurização.