Posljednjih godina, razvojem razvoja i procesne tehnologije i kontinuiranim širenjem područja primjene plina, posebno kontinuiranim poboljšanjem zahtjeva za kvalitetom i kvantitetom za kisik, dušik i dušik, mnoge kompanije su povećale svoja ulaganja u istraživanje i primjenu tehnologije, uvelike povećava udio proizvodnje plina na tržištu plina i postaje još jedna moćna tehnologija odvajanja zraka nakon kriogene separacije zraka. Iako tehnologija proizvodnje kisika ima dugu povijest, još uvijek se treba dalje razvijati jer je otvorila novi put u području proizvodnje kisika i jedinstvena je. Iskorištavanje novih dostignuća savremene najsavremenije nauke, istraživanje mehanizma procesa adsorpcionog odvajanja i pažljivo projektovanje i optimizacija parametara biće pravac i fokus razvoja ove tehnologije.
Koncept adsorpcionog odvajanja
Proces adsorpcionog odvajanja sastoji se od dva koraka: adsorpcije i desorpcije fluida. Još 1990. godine … iznio je koncept "adsorpcije", a adsorpcija s promjenama pritiska pripada fizičkoj adsorpciji. Fizička adsorpcija je površinski fenomen. U dvofaznom području, fluid i porozna čvrsta supstanca se međusobno kombinuju. Između dvije faze postoji intermolekularna sila, koja uzrokuje da se molekuli tekućine akumuliraju i koncentrišu na površini porozne čvrste tvari. Za višekomponentne fluide postoje razlike u silama između svake komponente i porozne čvrste supstance, tako da dolazi do selektivne adsorpcije. Pod određenim uslovima, komponente adsorbovane na površini čvrste faze napuštaju interfejs i vraćaju se u fluidnu fazu. Ovaj proces je obrnut proces adsorpcije, koji se naziva desorpcija ili desorpcija.
Kroz adsorpciju i desorpciju se postiže razdvajanje komponenti i regeneracija čvrste faze, čime se ostvaruje separacija i prečišćavanje mešovitih fluida. Porozni materijal u čvrstoj fazi naziva se adsorbent, a adsorbovani fluid se naziva adsorbent. Kada se tekućina adsorbira, udaljenost između molekula se smanjuje, molekularna kinetička energija se smanjuje i toplina se oslobađa. Naprotiv, tokom desorpcije, molekularna kinetička energija se povećava, a apsorpcija topline je potrebna da bi se uklonili adsorbirani molekuli adsorbirani na površini.
Princip proizvodnje kisika adsorpcijom s promjenama tlaka
Adsorpciono odvajanje mešanog gasa je završeno pritiskom, a komponente adsorbovanog gasa se desorbuju pod uslovima sniženog pritiska kako bi se postiglo razdvajanje između komponenti mešanog gasa i regeneracija adsorbenta. Izoterma ravnoteže adsorpcije fluidne komponente, kada je temperatura konstantna, količina adsorpcije miješanog plina na adsorbentu raste s povećanjem parcijalnog tlaka komponente;
Pod pretpostavkom da temperatura u adsorpcionom spremniku ostaje konstantna tokom adsorpcije i desorpcije, promjenom parcijalnog tlaka fluidne komponente, adsorpciona količina tekućine na adsorbentu čvrste faze će se mijenjati duž izoterme adsorpcije, radna tačka je između tačaka , a razlika između količina adsorpcije u dvije tačke je količina razdvajanja komponenti izotermnog ciklusa adsorpcije s kolebanjem pritiska. Međutim, u stvarnom procesu adsorpcionog odvajanja s promjenama tlaka, proces adsorpcije oslobađa toplinu, a proces desorpcije apsorbira toplinu. Temperatura adsorpcionog sloja će se promeniti, što će uticati na odvijanje procesa adsorpcije. Kako se adsorpcija odvija, proces adsorpcije stvarne promjene tlaka će se odvijati između dvije točke i stvarne količine odvajanja komponenti adsorpcije s promjenama tlaka.
Povećanje razlike u količini adsorpcionih komponenti gasa na adsorbentu tokom procesa adsorpcije i desorpcije pomoći će poboljšanju efekta razdvajanja. Osim što ima veliku razliku u selektivnosti za svaku komponentu, odabrani adsorbent također treba imati značajnu promjenu nagiba izoterme adsorpcije, a promjenu tlaka treba povećati što je više moguće kako bi se povećala vrijednost promjene adsorpcije komponente. iznos. Proizvodnja kiseonika koristi vazduh kao sirovi gas i molekularna sita zeolita kao adsorbente u čvrstoj fazi. Mehanizam separacije pripada ravnotežnom tipu separacije, odnosno razlika u međumolekulskoj sili između molekula dušika i kisika u zraku u porama molekularnog sita u potpunosti se koristi za postizanje proizvodnje kisika odvajanjem zraka.
Dipolni moment molekule dušika je , dipolni moment molekule kisika je , a polarizabilnost dušika je veća, pa je interakcija između dušika i kationa i polarnih površina u zeolitu jača od one između dušika i kisika. Stoga, molekularna sita zeolita mogu selektivno adsorbirati dušik. Koristeći svojstvo molekularnih sita zeolita da preferencijalno adsorbiraju dušik pri srednjim i niskim pritiscima, svrha odvajanja dušika i kisika u zraku se postiže tretmanom za povećanje tlaka, a zatim se tlak smanjuje kako bi se desorbirao dušik adsorbiran u čvrstoj fazi. molekularna sita, tako da se molekularna sita čvrste faze mogu reciklirati.
