PSA Tip Azot ve Oksijen Jeneratörleri: PSA Teknolojisinin Evrimi, Çalışma Prensibi ve Sunduğu Avantajlar

Endüstride kullanılan gazların başında Azot ve Oksijen gazları gelmektedir. Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (PSA) teknolojisi endüstriyel alanlarda kullanılmakta olan bu gazların en önemli ve en ekonomik üretim sistemlerininden biridir.

Havadan azot ve oksijen gibi gazların ayrıştırılması sürecinde PSA gaz jeneratör sistemleri, hem enerji verimliliği hem de operasyonel süreklilik açısından işletmelere büyük avantajlar sunmaktadır. Airon Endüstri, Türkiye’de bu teknolojiyi yüksek mühendislik kalitesiyle üreten öncü firmalardan biridir.

PSA Tip Gaz Jeneratörlerinin Kısa Tarihçesi

PSA (Pressure Swing Adsorption - Basınç Salınımlı Adsorpsiyon ) teknolojisi ilk olarak 1960’lı yıllarda azot ve oksijen gazlarının havadan ayrıştırılması için geliştirildi. Bu teknoloji ile ilk gaz jeneratör üretimi 1960 lı yıllarda amerikada gerçekleştirildi. O yıllarada üretilen gaz jeneratörleri daha ziyade küçük kapasiteler ve ölçekteydi. Kullanım alanları ise daha çok labaratuar vb yerlerdi.

İlerleyen yıllarda özellikle 1980’lerden itibaren yüksek verimli zeolit ve karbon moleküler elek (CMS) malzemelerinin geliştirilmesiyle, PSA sistemleri daha yüksek kapasite ve saflık ihtiyacı olan endüstrilere de hizmet verecek ölçekte kullanıma ve üretime uygun hale geldi.

2000’li yıllardan sonra ise, enerji verimliliği ve bakım kolaylığı sayesinde PSA tip azot ve oksijen jeneratörleri geleneksel tüp ve sıvı gaz tedarik yöntemlerinin yerini almaya başladı.

Türkiye’de bu alandaki en önemli üreticilerden biri olan Airon Endüstri, İstanbul da bulunan 5000 m2 lik fabrikası ve 10 yılı aşkın tecrübesi ile PSA teknolojisini yerli mühendislikle birleştirerek kimya, gıda, ilaç, metal işleme, elektronik ve birçok sektörlere özel gaz jeneratör sistemi çözümleri sunmaktadır.

PSA Gaz Jenratörlerinin Çalışma Prensibi

PSA Oksijen ve Azot Jeneratör sistemlerinin temel çalışma prensibi, belirli gaz (oksijen jeneratörlerinde azot, azot ejenartörlerinde oksijen) moleküllerinin adsorban malzemeler tarafından seçici olarak tutulması esasına dayanır. Bu ayrım moleküllerin boyut farkından yararlanılarak yapılır.

Oksijen (O2) molekülünün kinetik çapı 0,346 nm iken azot (N2) molekülünün kinetik çapı ise 0,364 nm dir.  Bu boyut farkı sayesinde CMS ve Zeolit istenilen saflık ve miktarda gazın  ayrım işlemlerini gerçekleştirebilmektedir. 

Airon Endüstri azot ve oksijen jeneratörlerinde ISO8573-1 (2010) standartlarında 1.4.1 kalite hava kullanılması yeterlidir. Bu neden ile üretmiş olduğumuz azot jeneratör sistemleri ve oksijen jeneratör sistemlerinde kimyasal/desikant kurutucu ihtiyacı bulunmamaktadır. Bu özellik sayesinde kimyasal kurutucu kullanımına gereksinim duyan sistemlere göre %20 daha az enerji ile gazınızı üretmeniz mümkün olmaktadır.

Teknik Detaylar

PSA jeneratörleri temelde dört aşamalı bir döngüyle çalışır:

1. Basınç altında adsorpsiyon
2. Basınç dengeleme
3. Basınç düşürme (desorpsiyon)
4. Yeniden basınçlandırma

Sistemin verimliliği; hava/gaz oranı (air ratio), kule içi sıcaklık, giriş/çıkış basınç farkı, vana geçiş süreleri ve adsorban malzemenin gözenek yapısı gibi değişkenlere bağlıdır. Airon Endüstri tarafından geliştirilen sistemlerde özel paslanmaz Bürkert vana ve senkronizasyon algoritmaları/yazılımları sayesinde kule geçiş kayıpları minimuma indirilmektedir.

Tablo 1: PSA Tip Azot ve Oksijen Jeneratörlerinin Teknik Özellikleri

Özellik	PSA Azot Jeneratörü	PSA Oksijen Jeneratörü
Saflık Aralığı	%95 – %99,9999 N₂	%90 – %95 O₂
Basınç Aralığı	5–10 bar	4–6 bar
Basınç Aralığı Buster İle	300 bara kadar	200 bara kadar
Enerji Tüketimi	0.2–0.6 kWh/Nm³	0.4–0.6 kWh/Nm³
Adsorban Malzeme	CMS - Karbon Moleküler Elek	Zeolit
Çalışma Şekli	7/24 kesintiz, tam otomatik	7/24 kesintiz, tam otomatik

PSA Teknolojisinin Avantajları

• Sürekli ve kesintisiz üretim
• Düşük işletme maliyeti
• Yüksek enerji verimliliği
• Minimum bakım ihtiyacı
• Çevre dostu üretim
• Basit otomasyon ve kullanıcı dostu kontrol paneli
• Hızlı amortisman süresi

 PSA ve Sıvı / Tüp Gaz Kullanımının Ekonomik Olarak Karşılaştırması

Kriter	PSA Gaz Jeneratör Sistemi	Tüp/Sıvı Gaz
İlk Yatırım Maliyeti	Orta	Düşük
İşletme Maliyeti	Çok Düşük	Çok Yüksek
Enerji Verimliliği	Yüksek	Düşük
Çevresel Etki	Düşük	Yüksek
Kapasite Esnekliği	Yüksek	Orta
Otomasyon	Tam Otomatik	Manuel

Yorum: PSA gaz jeneratör sistemleri, orta seviyede yatırım maliyetiyle uzun vadede en düşük toplam sahip olma maliyetini (TCO – Total Cost of Ownership) sunar.

Enerji Verimliliği ve Yatırım Geri Dönüşü

PSA sistemleri, enerji verimliliği açısından kriyojenik sistemlere kıyasla %40–60 oranında daha avantajlıdır. Airon Industry tarafından üretilen sistemlerde kullanılan düşük hava/gaz oranlı tasarımlar, enerji tüketimini birim gaz başına 0,25 kWh seviyesine kadar düşürür. Örneğin, aylık 15.000 m³ (günde 4 demet / 12’li) azot tüketimi olan bir tesis için PSA sistemiyle yılda yaklaşık 70.000 € tasarruf sağlanabilir.

Tablo 2: %99,999 Saflıkta Azot Jeneratör Sistemi İçin Örnek Yatırım Geri Dönüş Hesaplaması

Parametre	Miktar	Açıklama
Aylık Gaz Tüketimi	15.000 m³	Ortalama üretim tesisi
Tüp Gaz Maliyeti (m3)	0,5 €/m³	Dış tedarik
PSA Üretim Maliyeti (bakım dahil)	0,1 €/m³	Kendi üretimi
Aylık Tasarruf Miktarı	6.000 €	Tüp gaz farkı
Yıllık Tasarruf Miktarı	72.000 €	Ortalama sistem maliyeti

PSA Tip Gaz Jeneratör Sistemleri Hakkında Sonuç

PSA tip azot ve oksijen jeneratörleri, işletmelere bağımsız, çevre dostu, esnek ve ekonomik gaz üretimi imkânı sunmaktadır. Airon Endüstrinin mühendislik odaklı tasarımları, düşük enerji tüketimi, optimize edilmiş hava oranı ve uzun ömürlü adsorban yapısıyla üretmiş olduğu gaz jeneratörleri sektörde fark yaratmaktadır. Bu sistemler sadece üretime yardımcı sistemler değil, sürdürülebilir ve ekonomik üretim anlayışının en temel taşlarından birisidir.