Adsorción selectiva de tamiz molecular de carbono cominada con operación de variación de presión
El principio fundamental del generador de nitrógeno reside en las diferencias de adsorción entre el oxígeno y el nitrógeno en el tamiz molecular de carbono. La presurización permite la adsorción selectiva, mientras que la despresurización libera los componentes adsorbidos y restablece la capacidad de adsorción.

Adsorción diferencial

• La estructura microporosa del tamiz molecular de carbono presenta una afinidad de adsorción significativamente mayor para el oxígeno que para el nitrógeno. Debido al efecto cinético, las moléculas de oxígeno se difunden a través de los microporos del tamiz a una velocidad aproximadamente tres a cinco veces mayor que las moléculas de nitrógeno. A presión elevada, la capacidad de adsorción aumenta aún más, mejorando la eficiencia de separación.

Ciclo de adsorción por cambio de presión (PSA)

• Durante la presurización, el tamiz molecular de carbono adsorbe preferentemente oxígeno, dióxido de carbono y humedad, lo que permite que el nitrógeno se enriquezca en la fase gaseosa. Durante la despresurización, se liberan las impurezas previamente adsorbidas, restableciendo el rendimiento de adsorción. El funcionamiento alterno de las torres de adsorción duales garantiza una producción ininterrumpida de nitrógeno.

Un proceso de 5 pasos convierte el aire ambiente en nitrógeno de alta pureza

El pretratamiento de l aire de alimentación garantiza la eficiencia de la adsorción

• Utilizando aire ambiente como materia prima, este pasa primero por un sistema de filtración multietapa (compuesto por filtros primarios, finos y de carbón activado) para eliminar impurezas como polvo (≥0.1μm), neblina de aceite (≤0.1mg/m³) y humedad (punto de rocío ≤-40°C). 
• El aire purificado entra en un compresor de aire exento de aceite y se comprime a 0.6-0.8 MPa, proporcionando la presión necesaria para la adsorción.
• A continuación, el aire comprimido pasa por secadores refrigerados y secadores de absorción para reducir aún más el punto de rocío, normalmente a ≤-40°C, con configuraciones opcionales que alcanzan los -70°C, evitando así daños por humedad en el tamiz molecular.

La separación de nitrógeno y oxígeno se produce mediante torres de adsorción alternadas
El aire comprimido purificado ingresa a dos torres de adsorción controladas por una secuencia de conmutación de válvulas basada en PLC. Los ciclos continuos de adsorción y regeneración mantienen una producción de nitrógeno estable.

• Durante la adsorción, el aire comprimido entra en la Torre de Adsorción A a una presión de 0.6-0.8MPa. El tamiz molecular de carbono adsorbe rápidamente el oxígeno, el dióxido de carbono y la humedad, mientras que el nitrógeno sale por la parte superior de la torre como gas producto con una pureza del 95% al 99.9% en configuraciones estándar.
• Simultáneamente, la Torre de Adsorción B se despresuriza hasta alcanzar la presión atmosférica. Las impurezas adsorbidas se liberan por la parte inferior de la torre, restaurando la capacidad de adsorción. En algunas configuraciones, se introduce una pequeña cantidad de nitrógeno producto para la regeneración por purga, mejorando así la eficiencia de la desorción.
• El cambio de torre se produce cada 30-120 segundos mediante control PLC, lo que garantiza un suministro continuo de nitrógeno sin interrupciones.

La purificación con nitrógeno opcional permite cumplir con los requisitos de ultra alta pureza

Para aplicaciones que requieren una pureza de nitrógeno del 99.5% al 99.9995% se integran etapas de purificación adicionales

• Purificación con hidrógeno: Mediante la reacción 2O₂ + 2H₂ → 2H₂O, el oxígeno residual reacciona para formar agua con la ayuda de un catalizador (catalizador de níquel). La humedad generada se elimina mediante unidades de secado, obteniendo nitrógeno con una pureza ≥99.999%, apto para caudales de hasta 500Nm³/h.
• Purificación con carbono: Mediante la reacción O₂ + C → CO₂ (o CO), la purificación con carbono elimina el oxígeno residual mediante la reacción con adsorbentes de carbono, seguida de la eliminación del dióxido de carbono. La pureza del nitrógeno alcanza hasta el 99.999% sin la introducción de hidrógeno, lo que permite su uso en aplicaciones sensibles al hidrógeno, como la fabricación de productos electrónicos.

La regulación de la presión y el almacenamiento garantizan una producción estable de nitrógeno

• El nitrógeno producido entra en un tanque de almacenamiento, donde la presión se estabiliza entre 0.1 y 0.65MPa mediante válvulas reguladoras, evitando que las fluctuaciones de presión afecten a aplicaciones posteriores como el corte por láser y el envasado de alimentos.
• Algunas configuraciones incorporan tanques de almacenamiento de nitrógeno para almacenarlo durante los periodos de baja demanda y liberarlo durante los picos de consumo, lo que permite satisfacer la demanda intermitente de nitrógeno en procesos químicos y aplicaciones similares.

El suministro y la monitorización de nitrógeno permiten un control de la pureza en tiempo real

• El nitrógeno estabilizado se suministra a las terminales a través de tuberías, incluyendo estaciones de soldadura, máquinas de envasado y unidades de cromatografía de gases/cromatografía líquida (GC/LC).
• Los instrumentos de monitorización en línea, como analizadores de oxígeno, medidores de punto de rocío y caudalímetros, muestran la pureza del nitrógeno (entre el 95% y el 99.9995%), el caudal y la presión en tiempo real. Se activan alarmas sonoras y visuales cuando la pureza se desvía de los límites establecidos.