A مولد النيتروجين يشير إلى جهاز يستخدم الهواء كمادة خام ويستخدم طرقًا فيزيائية لفصل الأكسجين والنيتروجين للحصول على النيتروجين. وفقًا لطرق التحضير المختلفة، يمكن تقسيمها إلى: فصل الهواء المبرد، وفصل هواء المنخل الجزيئي (PSA)، وفصل الهواء الغشائي.
إنتاج النيتروجين PSA يستخدم الهواء كمادة خام، المنخل الجزيئي للكربون كمادة ماصة، ومبدأ الامتزاز المتأرجح بالضغط لامتصاص الأكسجين والنيتروجين بشكل انتقائي من خلال المنخل الجزيئي للكربون، مما يؤدي إلى فصل النيتروجين والأكسجين. هذه الطريقة هي تقنية جديدة لإنتاج النيتروجين تطورت بسرعة في السبعينيات.
بالمقارنة مع طرق إنتاج النيتروجين التقليدية، فهي تتميز بخصائص تدفق العملية البسيط، درجة عالية من الأتمتة، إنتاج الغاز السريع (15-30 دقيقة)، استهلاك منخفض للطاقة، نقاء المنتج القابل للتعديل ضمن نطاق كبير وفقًا لاحتياجات المستخدم، التشغيل المريح و الصيانة، وتكاليف التشغيل المنخفضة، والقدرة القوية على التكيف مع الجهاز. ولذلك، فهي تنافسية للغاية في معدات إنتاج النيتروجين أقل من 1000 نيوتن متر مكعب في الساعة ويحظى بشعبية متزايدة بين مستخدمي النيتروجين الصغار والمتوسطين.
أصبح إنتاج النيتروجين PSA الطريقة المفضلة لمستخدمي النيتروجين الصغيرة والمتوسطة الحجم. يمكن للمنخل الجزيئي للكربون أن يمتص الأكسجين والنيتروجين في الهواء في وقت واحد، وتزداد قدرته على الامتصاص أيضًا مع زيادة الضغط، ولا يوجد فرق كبير في قدرة امتصاص التوازن للأكسجين والنيتروجين عند نفس الضغط. ولذلك، فمن الصعب تحقيق فصل فعال للأكسجين والنيتروجين فقط على أساس التغيرات في الضغط. إذا تم النظر في معدل الامتزاز كذلك، يمكن تمييز خصائص الامتزاز للأكسجين والنيتروجين بشكل فعال. جزيئات الأكسجين لها قطر أصغر من جزيئات النيتروجين، وبالتالي فإن معدل انتشارها أسرع بمئات المرات من النيتروجين. ولذلك، فإن المناخل الجزيئية الكربونية تقوم أيضًا بامتصاص الأكسجين بسرعة، حيث تصل إلى أكثر من 90% في حوالي دقيقة واحدة؛ عند هذه النقطة، تبلغ قدرة امتصاص النيتروجين حوالي 5% فقط، وبالتالي فإن المادة الممتزة هي في الغالب أكسجين، في حين أن المادة المتبقية هي في الغالب نيتروجين. بهذه الطريقة، إذا تم التحكم في وقت الامتزاز خلال دقيقة واحدة، فيمكن فصل الأكسجين والنيتروجين بشكل مبدئي، مما يعني أن الامتزاز والامتزاز يتم تحقيقهما عن طريق فرق الضغط. عندما يزيد الضغط، يحدث الامتزاز، وعندما ينخفض الضغط، يحدث الامتزاز. يعتمد التمييز بين الأكسجين والنيتروجين على اختلاف سرعة الامتزاز بين الاثنين، ويتم تحقيقه من خلال التحكم في زمن الامتزاز. يتم التحكم في الوقت بشكل قصير جدًا، ويتم امتصاص الأكسجين بالكامل، في حين لم يكن لدى النيتروجين الوقت الكافي للامتصاص، مما يؤدي إلى إيقاف عملية الامتزاز. لذلك، يتطلب إنتاج النيتروجين بامتصاص الضغط المتأرجح تغييرًا في الضغط ويجب التحكم في الوقت خلال دقيقة واحدة.
