氢气的自动化变压吸附
为什么需要氢气净化 ？
氢经济的增长是由许多氢生产来源的开发推动的，包括蓝色、金色、绿色、黄色、红色、青绿色、棕色、黑色、橙色和白色氢。
根据使用的生产来源，氢气的精制和纯化可能是氢气在各种工业过程中使用所需的后期生产步骤。虽然电解产生的氢气（包括绿色、黄色和粉红色）通常非常纯净（> 99% H 2），但其他类型（例如白色和橙色氢气）可能需要与其他痕量气体分离才能浓缩。
变压吸附 (PSA)是一种可靠的技术，可在环境温度下将氢气和其他气体（例如氧气或氮气）纯化至高浓度（通常高于 99%）。PSA 的工作原理是将混合气体添加到在压力下对特定气体具有高亲和力的选择性吸附剂中。换句话说，变压吸附导致一些气体在压力下粘附到吸附剂上，从而使游离气体与粘附的气体分离。
Alicat 的质量流量计或控制器可以改进在 20 barG 下运行的 PSA 系统的入口和出口气体流量的跟踪和自动化，而 Alicat 的压力控制器可以在所有操作条件下调节任何这些 PSA 系统的压力或流量。下面以氢气的纯化为例，深入讨论其工作原理。
氢气变压吸附（PSA）
氢气变压吸附（PSA）的四个主要步骤包括吸附、减压、再生和再加压。
吸附
预过滤后，在吸附的第一阶段，混合入口气体流入含有一系列吸附剂（例如沸石矿物）的室中，并用气源加压至高压（通常在10-40巴之间，具体取决于具体系统） ）。入口关闭。在这种高压下，混合物中的环境气体或除氢气之外的气体会吸附或附着在沸石矿物的表面，将它们与氢气分离。
在某些氢气 PSA 系统中，情况正好相反，您尝试净化的氢气或其他气体会粘附在吸附剂上，而不需要的气体仍以气体形式保留在腔室中。设计修改包括单室、双室或多室 PSA 配置。
在此阶段，质量流量控制器或压力控制器可用于调节气体流入或腔室压力条件，提供具有累加和批量功能的控制回路自动化，以实现连续操作。或者，在带有电子阀的控制回路中运行的质量流量计（例如M 系列）也可用于 PSA 流量或腔室压力调节。
如果使用控制器，则以压力控制模式运行的MC 系列（仅限 20 barG 以下系统的选择）或PC 系列是此用途的理想选择，其附加规格和功能包括：
- MC 系列的流量范围为满量程 0.5 SCCM 至 5000 SLPM
- PC 系列的压力控制范围为 0–3000 PSIG 全量程
- PC 系列和 MC 系列的控制范围为满量程的 0.01% – 100%
- PC 系列的重复性为 0.08%，MC 系列的重复性为读数的 ±0.1% + 满量程的 0.02%
- 20 种自定义气体校准设置，适用于 98 多种预加载的可选气体，可实现精确且可定制的流量和压力调节设置
减压
第二阶段减压时，未吸附的纯化氢气经室出口流至储存室，降低室内压力，缓慢释放混合气体，然后流入另一个室加压，进行另一个吸附循环或发泄出来了。相反，一些系统使用纯氢气流开始其他 PSA 室的吸附。
正如吸附期间的入口一样，所有 PSA 系统的出口流量均可使用 PC 系列压力控制器进行控制。同样，对于在 20 barG 以下运行的系统，在压力控制回路中运行的 MC 系列质量流量控制器是另一种选择。最后，正如上一步一样，另一个选项包括质量流量计，例如 M 系列和使用控制回路的电子阀（仅适用于低于 20 barG 的系统）。
选择任何这些 Alicat 设备都可以定制 PID 控制算法来调整设置，例如：
- 您希望 PSA 室响应压力变化的速度有多快或多慢。
- 改变阀门设置的压力或流量设定值
- 开发更复杂的多室 PSA 系统
再生
再生描述了吸附材料上的混合气体随着腔室减压而释放的过程。当这些混合气体被释放时，如前所述，它们被吹扫到其他室中以对其加压，或者吹扫到分离罐或出口。有时，纯氢气流用于清除 PSA 室中的混合气体。
与前面的步骤一样，PC 系列压力控制器是一个选项，可以在此步骤中为所有 PSA 系统自动执行压力变化设置。此外，与之前一样，MC 系列或 M 系列与电子阀相结合，可用于在该步骤中使运行压力低于 20 barG 的系统中的压力变化条件实现自动化。
再加压
当再生室通过增加压力并启动新的吸附阶段开始新的循环时，就会发生再加压。这通常通过来自纯氢气管线的分流来完成。
重复所有四个步骤，直到使用控制回路分离出所需量的纯氢气。
将艾里卡特压力控制器与在压力控制回路中运行的质量流量控制器或在压力控制回路中运行的仪表与由 PLC 或计算机自动控制的电子阀相结合，可实现基于压力（或使用 M 或 MC 时的流量）的连续操作的可定制设定点脚本。系列）。Alicat 广泛的模拟、串行和工业协议选项为连续配料提供了多种控制选择，大大增加了任何 PSA 系统的价值。