Il principio di funzionamento dei setacci molecolari generatori di ossigeno

Il principio di funzionamento fondamentale dei setacci molecolari generatori di ossigeno si basa sulla tecnologia Pressure Swing Adsorption (PSA). Questa sfrutta l'elevata proprietà di adsorbimento selettivo del setaccio molecolare per l'azoto gassoso. Attraverso un processo ciclico di adsorbimento pressurizzato e desorbimento depressurizzato, si ottiene la separazione di ossigeno e azoto. Il processo specifico comprende quattro fasi chiave: compressione dell'aria, pretrattamento, separazione per adsorbimento e rigenerazione del setaccio molecolare.

1. Compressione dell'aria e pretrattamento

L'aria viene prima pressurizzata a 0,5-0,7 MPa da un compressore. Viene poi raffreddata da un refrigeratore e rimuove l'umidità tramite essiccatori refrigerati, formando aria compressa pulita. Questa fase fornisce una fonte di gas stabile per la successiva separazione per adsorbimento e impedisce all'umidità di compromettere le prestazioni del setaccio molecolare.

2. Processo di separazione per adsorbimento

I componenti principali dell'aria sono l'azoto (che rappresenta circa il 78%) e l'ossigeno (circa il 21%). Sebbene le loro dimensioni molecolari siano simili (il diametro cinetico delle molecole di azoto è di circa 0,364 nm e quello delle molecole di ossigeno è di circa 0,346 nm), differiscono nelle proprietà chimiche. L'aria pretrattata entra nella torre di adsorbimento riempita con setacci molecolari. La struttura microporosa del setaccio molecolare adsorbe preferenzialmente l'azoto, mentre l'ossigeno, grazie al suo diametro cinetico inferiore e alla velocità di diffusione più lenta, si arricchisce e viene emesso come gas prodotto. A questo punto, la purezza dell'ossigeno può superare il 90%.

3. Rigenerazione e ciclo dei setacci molecolari

Una volta che il setaccio molecolare si satura di azoto adsorbito, viene rigenerato depressurizzandolo per rilasciare l'azoto e ripristinarne la capacità di adsorbimento. Il sistema impiega tipicamente un design a doppia o multi-torre, in cui le torri eseguono alternativamente adsorbimento e desorbimento per consentire la produzione continua di ossigeno. Il ciclo di funzionamento di ciascuna torre comprende cinque fasi: adsorbimento, riduzione della pressione, pulizia, rigenerazione e pressurizzazione.