De siste årene, med utviklingen av utviklings- og prosessteknologi og den kontinuerlige utvidelsen av gassapplikasjonsfelt, spesielt den kontinuerlige forbedringen av kvalitets- og kvantitetskravene til oksygen, nitrogen og nitrogen, har mange selskaper økt investeringene sine i teknologiforskning og -applikasjon, kraftig øke andelen gassproduksjon i gassmarkedet, og bli en annen kraftig luftseparasjonsteknologi etter kryogen luftseparasjon. Selv om oksygenproduksjonsteknologien har en historie på mange år, må den fortsatt utvikles videre fordi den har åpnet en ny vei innen oksygenproduksjon og er unik. Å dra nytte av de nye prestasjonene til moderne banebrytende vitenskap, utforske mekanismen for adsorpsjonsseparasjonsprosessen og nøye utforming og optimalisering av parametere vil være retningen og fokuset for utviklingen av denne teknologien.
Konsept med adsorpsjonsseparasjon
Adsorpsjonsseparasjonsprosessen består av to trinn: adsorpsjon og desorpsjon av væske. Så tidlig som i 1990, ... fremmet konseptet "adsorpsjon", og trykksvingningsadsorpsjon hører til fysisk adsorpsjon. Fysisk adsorpsjon er et overflatefenomen. I tofaseområdet kombineres væsken og det porøse faststoffet med hverandre. Det er en intermolekylær kraft mellom de to fasene, som får væskemolekylene til å akkumulere og konsentrere seg på overflaten av det porøse faststoffet. For flerkomponentvæsker er det forskjeller i kreftene mellom hver komponent og det porøse faststoffet, så selektiv adsorpsjon oppstår. Under visse forhold forlater komponentene adsorbert på fastfaseoverflaten grenseflaten og går tilbake til fluidfasen. Denne prosessen er den omvendte adsorpsjonsprosessen, kalt desorpsjon eller desorpsjon.
Gjennom adsorpsjon og desorpsjon oppnås komponentseparasjon og fastfaseregenerering, og derved realiseres separasjon og rensing av blandede væsker. Det porøse fastfasematerialet kalles adsorbenten, og den adsorberte væsken kalles adsorbenten. Når væsken adsorberes, reduseres avstanden mellom molekylene, den molekylære kinetiske energien reduseres og varme frigjøres. Tvert imot, under desorpsjon øker den molekylære kinetiske energien, og varmeabsorpsjon er nødvendig for å fjerne de adsorberte molekylene som er adsorbert på overflaten.
Prinsippet for oksygenproduksjon ved trykksvingadsorpsjon
Adsorpsjonsseparasjonen av den blandede gassen fullføres ved trykksetting, og de adsorberte gasskomponentene desorberes under betingelser med redusert trykk for å oppnå separasjon mellom komponentene i den blandede gassen og regenerering av adsorbenten. Væskekomponent adsorpsjon likevekt isoterm, når temperaturen er konstant, øker adsorpsjonsmengden av den blandede gassen på adsorbenten med økningen av partialtrykket til komponenten;
Forutsatt at temperaturen i adsorpsjonsbeholderen forblir konstant under adsorpsjon og desorpsjon, ved å endre partialtrykket til væskekomponenten, vil adsorpsjonsmengden av væsken på fastfaseadsorbenten endres langs adsorpsjonsisotermen, arbeidspunktet er mellom punktene , og forskjellen mellom adsorpsjonsmengdene til de to punktene er komponentseparasjonsmengden til den isotermiske trykksvingende adsorpsjonssyklusen. I den faktiske trykksving-adsorpsjonsseparasjonsprosessen frigjør imidlertid adsorpsjonsprosessen varme, og desorpsjonsprosessen absorberer varme. Temperaturen på adsorpsjonssjiktet vil endre seg, noe som påvirker forekomsten av adsorpsjonsprosessen. Etter hvert som adsorpsjonen fortsetter, vil den faktiske trykksvingadsorpsjonsprosessen fortsette mellom de to punktene og den faktiske separasjonsmengden for trykksvingadsorpsjonskomponenten.
Å øke forskjellen i adsorpsjonsmengden til gasskomponentene på adsorbenten under adsorpsjons- og desorpsjonsprosessene vil bidra til å forbedre separasjonseffekten. I tillegg til å ha stor forskjell i selektivitet for hver komponent, bør den valgte adsorbenten også ha en betydelig endring i helningen til adsorpsjonsisotermen, og trykkendringen bør økes så mye som mulig for å øke endringsverdien til komponentadsorpsjonen beløp. Oksygenproduksjon bruker luft som rågass og zeolittmolekylsikter som fastfaseadsorbenter. Separasjonsmekanismen tilhører likevektsseparasjonstypen, det vil si at forskjellen i den intermolekylære kraften mellom nitrogen- og oksygenmolekyler i luften i molekylsilens porer utnyttes fullt ut for å oppnå luftseparasjonsoksygenproduksjon.
Dipolmomentet til nitrogenmolekylet er , dipolmomentet til oksygenmolekylet er , og polariserbarheten til nitrogen er større, så samspillet mellom nitrogen og kationer og polare overflater i zeolitt er sterkere enn mellom nitrogen og oksygen. Derfor kan zeolittmolekylsikter selektivt adsorbere nitrogen. Ved å utnytte egenskapen til zeolittmolekylsikter for fortrinnsvis å adsorbere nitrogen ved middels og lavt trykk, oppnås formålet med å separere nitrogen og oksygen i luften gjennom trykkøkningsbehandling, og deretter reduseres trykket for å desorbere nitrogenet adsorbert i fast fase. molekylsikter, slik at fastfase molekylsiktene kan resirkuleres.
