Pēdējos gados, attīstoties un procesu tehnoloģijām un nepārtraukti paplašinot gāzes pielietojuma laukus, īpaši nepārtraukti uzlabojot kvalitātes un kvantitātes prasības attiecībā uz skābekli, slāpekli un slāpekli, daudzi uzņēmumi ir palielinājuši savus ieguldījumus tehnoloģiju izpētē un lietošanā, ievērojami palielinot gāzes ražošanas īpatsvaru gāzes tirgū un kļūstot par vēl vienu spēcīgu gaisa atdalīšanas tehnoloģiju pēc kriogēnās gaisa atdalīšanas. Lai gan skābekļa ražošanas tehnoloģijai ir daudzu gadu vēsture, tā joprojām ir jāattīsta, jo tā ir pavērusi jaunu ceļu skābekļa ražošanas jomā un ir unikāla. Šīs tehnoloģijas attīstības virziens un fokuss būs mūsdienu progresīvās zinātnes jauno sasniegumu izmantošana, adsorbcijas atdalīšanas procesa mehānisma izpēte un rūpīga parametru izstrāde un optimizēšana.
Adsorbcijas atdalīšanas jēdziens
Adsorbcijas atdalīšanas process sastāv no diviem posmiem: šķidruma adsorbcijas un desorbcijas. Jau 1990. gadā … izvirzīja jēdzienu "adsorbcija", un spiediena svārstību adsorbcija pieder pie fiziskas adsorbcijas. Fiziskā adsorbcija ir virsmas parādība. Divfāzu reģionā šķidrums un porainā cietā viela tiek apvienoti viens ar otru. Starp abām fāzēm pastāv starpmolekulārs spēks, kas liek šķidruma molekulām uzkrāties un koncentrēties uz porainas cietas vielas virsmas. Daudzkomponentu šķidrumiem pastāv atšķirības spēkos starp katru komponentu un porainu cieto vielu, tāpēc notiek selektīva adsorbcija. Noteiktos apstākļos komponenti, kas adsorbēti uz cietās fāzes virsmas, atstāj saskarni un atgriežas šķidruma fāzē. Šis process ir apgrieztais adsorbcijas process, ko sauc par desorbciju vai desorbciju.
Izmantojot adsorbciju un desorbciju, tiek panākta komponentu atdalīšana un cietās fāzes reģenerācija, tādējādi realizējot jauktu šķidrumu atdalīšanu un attīrīšanu. Cietās fāzes poraino materiālu sauc par adsorbentu, un adsorbēto šķidrumu sauc par adsorbentu. Kad šķidrums tiek adsorbēts, attālums starp molekulām tiek samazināts, molekulārā kinētiskā enerģija tiek samazināta un siltums tiek atbrīvots. Gluži pretēji, desorbcijas laikā palielinās molekulārā kinētiskā enerģija, un, lai noņemtu uz virsmas adsorbētās adsorbētās molekulas, ir nepieciešama siltuma absorbcija.
Skābekļa ražošanas princips ar spiediena svārstību adsorbciju
Jauktās gāzes adsorbcijas atdalīšana tiek pabeigta ar spiedienu, un adsorbētās gāzes komponenti tiek desorbēti pazemināta spiediena apstākļos, lai panāktu jauktās gāzes komponentu atdalīšanu un adsorbenta reģenerāciju. Šķidruma komponentes adsorbcijas līdzsvara izoterma, kad temperatūra ir nemainīga, jauktās gāzes adsorbcijas daudzums uz adsorbenta palielinās, palielinoties komponenta daļējam spiedienam;
Pieņemot, ka temperatūra adsorbcijas traukā adsorbcijas un desorbcijas laikā saglabājas nemainīga, mainot šķidruma komponenta daļējo spiedienu, šķidruma adsorbcijas daudzums uz cietās fāzes adsorbenta mainīsies pa adsorbcijas izotermu, darba punkts atrodas starp punktiem. , un atšķirība starp abu punktu adsorbcijas apjomiem ir izotermiskā spiediena svārstību adsorbcijas cikla komponentu atdalīšanās daudzums. Tomēr faktiskajā spiediena svārstību adsorbcijas atdalīšanas procesā adsorbcijas process atbrīvo siltumu, un desorbcijas process absorbē siltumu. Adsorbcijas slāņa temperatūra mainīsies, ietekmējot adsorbcijas procesa norisi. Adsorbcijai turpinoties, faktiskais spiediena svārstību adsorbcijas process turpināsies starp diviem punktiem un faktisko spiediena svārstību adsorbcijas komponentu atdalīšanas apjomu.
Gāzes komponentu adsorbcijas daudzuma atšķirības palielināšana uz adsorbenta adsorbcijas un desorbcijas procesu laikā palīdzēs uzlabot atdalīšanas efektu. Papildus lielai katra komponenta selektivitātes atšķirībai izvēlētajam adsorbentam vajadzētu būt arī ievērojamām izmaiņām adsorbcijas izotermas slīpumā, un spiediena izmaiņas ir jāpalielina, cik vien iespējams, lai palielinātu komponenta adsorbcijas izmaiņu vērtību. summa. Skābekļa ražošanā izmanto gaisu kā neapstrādātu gāzi un ceolīta molekulāros sietus kā cietās fāzes adsorbentus. Atdalīšanas mehānisms pieder līdzsvara atdalīšanas tipam, tas ir, starpmolekulāro spēku atšķirība starp slāpekļa un skābekļa molekulām gaisā molekulārā sieta porās tiek pilnībā izmantota, lai panāktu gaisa atdalīšanas skābekļa ražošanu.
Slāpekļa molekulas dipola moments ir , skābekļa molekulas dipola moments ir , un slāpekļa polarizējamība ir lielāka, tāpēc mijiedarbība starp slāpekli un katjoniem un polārajām virsmām ceolītā ir spēcīgāka nekā starp slāpekli un skābekli. Tāpēc ceolīta molekulārie sieti var selektīvi adsorbēt slāpekli. Izmantojot ceolīta molekulāro sietu īpašību, lai labāk adsorbētu slāpekli vidējā un zemā spiedienā, slāpekļa un skābekļa atdalīšanas mērķis gaisā tiek sasniegts ar spiediena palielināšanas apstrādi, un pēc tam spiediens tiek samazināts, lai desorbētu cietajā fāzē adsorbēto slāpekli. molekulāros sietus, lai cietās fāzes molekulāros sietus varētu pārstrādāt.
