Princípios de produção do crivo molecular de carbono
1. Princípios de produção da peneira molecular de carbono para gerador de azoto
A peneira molecular de carbono é o adsorvente no equipamento de produção de azoto PSA, que utiliza o princípio da adsorção por oscilação de pressão para separar o azoto do ar. O efeito de separação da peneira molecular de carbono no oxigénio e no azoto do ar baseia-se principalmente nas diferentes taxas de difusão destes dois gases na superfície da peneira molecular de carbono. As moléculas de gás com um diâmetro mais pequeno difundem-se mais rapidamente e entram mais nos microporos do crivo molecular de carbono. As moléculas de gás com um diâmetro maior têm uma taxa de difusão mais lenta e entram em menor número nos microporos do crivo molecular de carbono, pelo que podem ser obtidos componentes ricos em azoto na fase gasosa. Por conseguinte, utilizando a caraterística da peneira molecular de carbono de que existe uma diferença na quantidade de oxigénio e azoto absorvidos num determinado período de tempo, o sistema de controlo totalmente automático aplica a adsorção sob pressão de acordo com uma sequência específica programável e, após o processo cíclico de desabsorção atmosférica, a separação do azoto e do oxigénio pode ser concluída de modo a obter o azoto de elevada pureza necessário.
2. Condições para o controlo da produção de azoto do peneiro molecular de carbono
(1) Processo de compressão e purificação do ar
É muito necessário que o ar de alimentação puro entre na torre de adsorção da peneira molecular de carbono, porque as partículas e o gás orgânico que entram na torre de adsorção bloqueiam os microporos da peneira molecular de carbono e reduzem gradualmente o desempenho de separação da peneira molecular de carbono.
Os métodos de purificação do ar da matéria-prima são:
a. Mantenha a entrada de ar do compressor de ar afastada de locais com névoa de óleo e gás orgânico;
b. Passar por um secador por refrigeração, sistema de purificação de adsorvente, etc., e finalmente o ar de alimentação processado entra na torre de adsorção de peneira molecular de carbono.
(2) Concentração do azoto do produto e taxa de produção de gás
Quando a peneira molecular de carbono é utilizada para produzir azoto, a concentração de N2 e a taxa de produção de gás podem ser ajustadas de acordo com as necessidades dos utilizadores. Quando o tempo de produção de gás e a pressão de funcionamento são determinados, a taxa de produção de gás é reduzida e a concentração de N2 aumenta. Pelo contrário, a concentração de N2 diminui. Os utilizadores podem ajustar-se de acordo com as necessidades reais.
(3) Tempo de equalização da pressão
No processo de utilização da peneira molecular de carbono para a produção de azoto, quando a adsorção de uma torre de adsorção está concluída, o gás pressurizado na torre de adsorção pode ser injetado noutra torre de adsorção regenerada a partir das direcções superior e inferior, e a pressão do gás das duas torres é a mesma. O processo é chamado de equalização de pressão da torre de adsorção. A escolha de um tempo de equalização de pressão adequado pode recuperar energia e mitigar o impacto na peneira molecular na torre de adsorção, de modo a prolongar a vida útil da peneira molecular de carbono. Com referência à velocidade de comutação da válvula, o tempo de equalização da pressão é geralmente de 1 a 3 segundos.
(4) Tempo de produção de gás
De acordo com as diferentes taxas de difusão da peneira molecular de carbono para o oxigénio e o azoto, a sua adsorção de O2 atinge o equilíbrio num curto espaço de tempo. Neste momento, a quantidade de adsorção de N2 é pequena, e o curto tempo de produção de gás pode aumentar a taxa de produção de gás da peneira molecular de carbono. Mas, ao mesmo tempo, a frequência da ação da válvula é aumentada, pelo que o desempenho da válvula também é muito importante. Geralmente, o tempo de adsorção é de 30 a 120 segundos. Recomenda-se a adoção de um tempo de produção de gás curto para os pequenos geradores de azoto de elevada pureza e de um tempo de produção de gás longo para os geradores de azoto de baixa concentração em grande escala.
(5) Pressão de funcionamento
A peneira molecular de carbono tem um efeito de adsorção equilibrado, bem como um efeito dinâmico. A pressão parcial do adsorvato é elevada e a capacidade de adsorção também é elevada. Por conseguinte, a adsorção do pressurizador é vantajosa, mas se a pressão de adsorção for demasiado elevada, existem também requisitos mais elevados quanto à forma do compressor de ar. Além disso, os requisitos de pressão de adsorção para os dois processos de regeneração atmosférica e regeneração a vácuo também são diferentes. Com base em vários factores, recomenda-se que a pressão de adsorção do processo de regeneração atmosférica seja de 5-8kg/cm2; a pressão de adsorção do processo de regeneração a vácuo deve ser de 3-5Kg/cm2.
(6) Temperatura de funcionamento
A escolha de uma temperatura de adsorção mais baixa favorece o desempenho da peneira molecular de carbono, uma vez que se trata de um adsorvente. Se as condições o permitirem, é vantajoso reduzir a temperatura de adsorção na tecnologia do gerador de azoto.
