PSA lämmastiku tootmise põhimõte
Süsinikmolekulaarsõelad on võimelised üheaegselt adsorbeerima õhust nii hapnikku kui ka lämmastikku; lisaks suureneb nende adsorptsioonivõime rõhu tõustes. Igal rõhul ei ole aga hapniku ja lämmastiku tasakaalulise adsorptsioonivõime vahel olulist erinevust. Järelikult on raske saavutada hapniku ja lämmastiku tõhusat eraldamist üksnes rõhumuutuste põhjal. Võttes aga arvesse adsorptsioonikineetikat-konkreetselt adsorptsioonikiirust-, saab hapniku ja lämmastiku adsorptsiooniomadusi tõhusalt eristada. Hapnikumolekulid on väiksema läbimõõduga kui lämmastiku molekulid; järelikult on nende difusioonikiirus mitusada korda kiirem kui lämmastiku oma. Selle tulemusena adsorbeerivad süsiniku molekulaarsõelad hapnikku väga kiiresti, saavutades umbes ühe minuti jooksul üle 90% oma adsorptsioonivõimest. Samal ajahetkel on lämmastiku adsorptsioon vaid umbes 5%. Seetõttu koosneb selle lühikese intervalli jooksul adsorbeerunud aine valdavalt hapnikust, ülejäänud gaas-adsorbeerimata osa{12}}koosneb aga peamiselt lämmastikust. Seega, piirates adsorptsiooni kestust alla ühe minuti, on võimalik saavutada hapniku ja lämmastiku esialgne eraldamine. Sisuliselt juhivad adsorptsiooni- ja desorptsiooniprotsesse rõhu erinevused{15}adsorptsioon toimub rõhu tõustes ja desorptsioon rõhu vähenemisel. Tegelik erinevus hapniku ja lämmastiku vahel sõltub aga nende adsorptsioonikiiruste erinevusest ja see saavutatakse adsorptsiooni kestuse täpse reguleerimisega; hoides selle kestuse väga lühikesena, adsorbeerub hapnik täielikult, samas kui adsorptsiooniprotsess peatub enne, kui lämmastik on saanud piisavalt aega adsorbeeruda.
Krüogeense õhu eraldamise põhimõte lämmastiku tootmiseks
Krüogeensed lämmastiku genereerimise süsteemid on võimelised tootma mitte ainult gaasilist, vaid ka vedelat lämmastikku, rahuldades sellega protsessinõudeid, mis nõuavad konkreetselt vedelat lämmastikku. Lisaks saab toodetud vedelat lämmastikku hoida selleks ettenähtud mahutites. Vahelduva lämmastikuvajaduse korral või õhueraldusseadme väiksema hoolduse ajal saab nendes mahutites hoitava vedela lämmastiku suunata aurustisse, soojendada ja seejärel suunata toote lämmastiku torujuhtmesse, et täita järgneva protsessi rajatise lämmastikuvajadusi. Krüogeense lämmastikutootmisjaama töötsükkel (määratletud kui kahe suurema soojendustsükli vaheline intervall) kestab tavaliselt üle ühe aasta; sellest tulenevalt peetakse üldiselt mittevajalikuks krüogeensete süsteemide jaoks spetsiaalset varuseadet. Seevastu PSA (Presure Swing Adsorption) süsteemid on võimelised tootma ainult gaasilist lämmastikku ja neil puudub selline varuvõime; seetõttu ei saa üks PSA-seade tagada pidevat ja pikaajalist{5}}katkestusteta tööd.
Membraani õhu eraldamise põhimõte lämmastiku tootmiseks
Pärast kokkusurumist ja filtreerimist siseneb õhk polümeerse membraani eraldusseadmesse. Kuna erinevatel gaasidel on membraanimaterjalis erinev lahustuvus ja difusioonikoefitsient, on neil membraani läbimisel erinev suhteline läbilaskvus. Selle omaduse põhjal võib gaasid laias laastus jagada kahte rühma: "kiired gaasid" ja "aeglased gaasid". Kui gaasisegu allutatakse membraani läbivale rõhuerinevusele, läbivad suhteliselt kiire läbilaskevõimega gaasid-, nagu vesi, vesinik, heelium, vesiniksulfiid ja süsinikdioksiid-, membraani ja rikastuvad permeaadi poolel. Vastupidi, suhteliselt aeglasema läbilaskevõimega gaase -nagu metaan, lämmastik, süsinikmonooksiid ja argoon-jäävad ja rikastuvad membraani retentaadi poolel, saavutades seeläbi gaasisegu eraldumise.