Question

Q. With reference to the Pressure Swing Adsorption (PSA) technique of oxygen production, consider the following statements:

Which of the statements given above is/are correct?

Q. ऑक्सीजन उत्पादन की दबाव, स्विंग एवं अधिशोषण (Pressure Swing Adsorption-PSA) तकनीक के संदर्भ में, निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए: उपर्युक्त कथनों में से कौन सा/से सही है/हैं?

• A.
  1 only
  केवल 1
• B.
  2 and 3 only
  केवल 2 और 3
• C.
  2 only
  केवल 2
• D.
  1 and 3 only
  केवल 1 और 3

Answer 1

The correct option is B

2 and 3 only
केवल 2 और 3
Explanation:

Pressure swing adsorption or PSA is a process that separates single gases from a gas mixture. PSA is a non-cryogenic air separation process that is commonly used in commercial practice.

Statement 1 is incorrect: The Pressure Swing Adsorption (PSA) technique of oxygen production does not use the technique of lowering temperature of the air to separate the nitrogen and oxygen based on their boiling points. This method of separation is used in the Cryogenic Separation technique of oxygen production.

Statement 2 is correct: In this technique, the separation of oxygen takes place at high pressure (around 1.5 atm) while regeneration of nitrogen is done by dropping the pressure to atmospheric level (1 atm) or below. This technique uses the swing in pressure and hence it derives its name.

Statement 3 is correct: Specific adsorbent materials (like Zeolites) are used to trap different gas constituents. Adsorbent refers to a material which allows a solid, gas, or liquid to adhere to its surface. An absorbent, on the other hand, is a material which allows gases and liquids to permeate it uniformly.

Perspective: Context: Oxygen production technologies are very much in the news and is also an area related to COVID 19. We can solve the question if we carefully observe the terminology used in the question. Here, statement 3 talks about ‘adsorbents’ and the question is about ‘adsorption technology’. An adsorption technology will employ adsorbents and hence statement 3 seems right. Now, if statement 3 is correct then we are left with options (b) and (d) only. So, a 50:50 situation with either statement 1 or 2 is correct. Statement 2 talks about pressure changes. Since, the question is about Pressure Swing Adsorption and statement 2 is about ‘pressure swing’, we can make an intelligent guess and mark statement 2 as correct. This gives us the answer i.e. option (b). Additionally, Statement 1 talks about lowering the temperature based on the boiling points but as the nomenclature of technology suggests, it is Pressure based technology (Pressure Swing Adsorption). Thus, logically Statement 1 must be incorrect.

व्याख्या:

दबाव, स्विंग एवं अधिशोषण (Pressure Swing Adsorption-PSA) की तकनीक एक ऐसी प्रक्रिया है जो गैस के मिश्रण से उन्हें अलग करती है। PSA एक गैर-क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण प्रक्रिया है जो आमतौर पर व्यावसायिक प्रक्रिया में उपयोग की जाती है।

कथन 1 गलत है: ऑक्सीजन उत्पादन की दबाव, घुमाव एवं सोखने (PSA) की तकनीक के अंतर्गत क्वथनांक के आधार पर नाइट्रोजन और ऑक्सीजन को अलग करने के लिए हवा के तापमान को कम करने की प्रक्रिया नहीं अपनाई जाती है। पृथक्करण की इस पद्धति का उपयोग ऑक्सीजन उत्पादन की क्रायोजेनिक पृथक्करण तकनीक में किया जाता है।

कथन 2 सही है: इस तकनीक में ऑक्सीजन का पृथक्करण उच्च दाब (लगभग 1.5 atm) पर होता है, जबकि नाइट्रोजन का पुनरुत्पादन दबाव को वायुमंडलीय स्तर (1 atm) या उससे कम करके किया जाता है। यह तकनीक दबाव में स्विंग का उपयोग करती है जिस कारण इसे यह नाम दिया गया है।

कथन 3 सही है: विभिन्न गैस घटकों को रोकने के लिए विशिष्ट अधिशोषक सामग्री (जैसे जिओलाइट) का उपयोग किया जाता है। यह एक ऐसी सामग्री को संदर्भित करता है जो एक ठोस, गैस या तरल को अपनी सतह से चिपका कर रखता है। दूसरी ओर, अवशोषक एक ऐसी सामग्री होती है जिसके आर-पार गैस और तरल पदार्थ समान रूप से गुजर सकते हैं।

परिप्रेक्ष्य: संदर्भ: ऑक्सीजन उत्पादन तकनीकें बहुत अधिक चर्चा में हैं और ये कोविड-19 से संबंधित क्षेत्र भी है। यदि हम प्रश्न में प्रयुक्त शब्दावली का ध्यानपूर्वक निरीक्षण करें तो इस प्रश्न को हल कर सकते हैं हैं। यहां, कथन 3 'अधिशोषकों' की बात करता है और प्रश्न 'अधिशोषण तकनीक' के संदर्भ में है। एक अधिशोषण तकनीक में अधिशोषकों का उपयोग किया जाएगा और इसलिए कथन 3 सही प्रतीत होता है। अब, यदि कथन 3 सही है तो हमारे पास केवल विकल्प (b) और (d) बचे हैं। इसलिए, यहां 50:50 की स्थिति है जिसमें या तो कथन 1 या 2 सही है। कथन 2 दबाव परिवर्तन की बात करता है। चूँकि, प्रश्न दबाव स्विंग अधिशोषण से संबंधित है और कथन 2 'दबाव स्विंग' के बारे में है, हम एक बुद्धिमतापूर्ण अनुमान लगाकर कथन 2 को सही मान सकते हैं। इससे हमें उत्तर के रूप में विकल्प (b) प्राप्त होता है। इसके अतिरिक्त, कथन 1 क्वथनांक बिंदुओं के आधार पर तापमान कम करने की बात करता है, लेकिन जैसा कि प्रौद्योगिकी के नामकरण से पता चलता है, यह दबाव आधारित तकनीक (दबाव स्विंग अधिशोषण) है। इस प्रकार, तार्किक रूप से कथन 1 गलत होना चाहिए।