Принципы производства углеродных молекулярных сит
1. Принципы производства углеродного молекулярного сита для генератора азота
Углеродное молекулярное сито является адсорбентом в оборудовании для производства азота PSA, которое использует принцип адсорбции с колебанием давления для отделения азота от воздуха. Разделительный эффект углеродного сита в отношении кислорода и азота в воздухе основан главным образом на различной скорости диффузии этих двух газов на поверхности углеродного сита. Молекулы газа с меньшим диаметром диффундируют быстрее и больше попадают в микропоры молекулярного сита. Молекулы газа с большим диаметром имеют меньшую скорость диффузии и меньше входят в микропоры углеродного сита, поэтому богатые азотом компоненты могут быть получены в газовой фазе. Поэтому, используя свойство углеродного сита различаться по количеству кислорода и азота, поглощаемых за определенный промежуток времени, система полного автоматического управления осуществляет адсорбцию под давлением в соответствии с определенной программируемой последовательностью, и после циклического процесса атмосферной деабсорбции разделение азота и кислорода может быть завершено с получением требуемого высокочистого азота.
2. Условия контроля выделения азота из молекулярного сита углерода
(1) Процесс сжатия и очистки воздуха
Очень важно, чтобы в адсорбционную башню углеродного сита поступал чистый исходный воздух, поскольку частицы и органический газ, попадающие в адсорбционную башню, будут блокировать микропоры углеродного сита и постепенно снижать эффективность разделения углеродного сита.
Способами очистки сырьевого воздуха являются:
a. Держите воздухозаборник воздушного компрессора вдали от мест с масляным туманом и органическими газами;
b. Проходит через холодильный осушитель, систему очистки адсорбента и т.д., и, наконец, обработанный исходный воздух поступает в адсорбционную башню из углеродных молекулярных сит.
(2) Концентрация азота в продукте и скорость производства газа
Если для получения азота используется углеродное молекулярное сито, то концентрация N2 и скорость производства газа могут регулироваться в зависимости от потребностей пользователей. Когда время производства газа и рабочее давление определены, скорость производства газа уменьшается, а концентрация N2 увеличивается. Напротив, концентрация N2 будет уменьшаться. Пользователи могут регулировать этот параметр в соответствии с реальными потребностями.
(3) Время выравнивания давления
В процессе использования углеродных молекулярных сит для производства азота, когда адсорбция в одной адсорбционной башне завершена, газ под давлением в адсорбционной башне может быть подан в другую регенерированную адсорбционную башню с верхнего и нижнего направлений, и давление газа в двух башнях становится одинаковым. Этот процесс называется выравниванием давления в адсорбционной башне. Выбор подходящего времени выравнивания давления позволяет рекуперировать энергию и смягчить воздействие на молекулярное сито в адсорбционной башне, а также продлить срок службы углеродного молекулярного сита. С учетом скорости переключения клапана время выравнивания давления обычно составляет от 1 до 3 секунд.
(4) Время добычи газа
В соответствии с различными скоростями диффузии углеродного сита к кислороду и азоту, адсорбция O2 достигает равновесия за короткое время. В это время количество адсорбированного N2 невелико, и короткое время выделения газа может увеличить скорость выделения газа углеродным молекулярным ситом. Но в то же время увеличивается частота срабатывания клапана, поэтому производительность клапана также очень важна. Как правило, время адсорбции составляет от 30 до 120 секунд. Для небольших генераторов азота высокой чистоты рекомендуется использовать короткое время выработки газа, а для крупных генераторов азота низкой концентрации - длинное время выработки газа.
(5) Рабочее давление
Углеродные молекулярные сита обладают сбалансированным адсорбционным эффектом, а также динамическим эффектом. Парциальное давление адсорбата высокое, и адсорбционная емкость также высока. Поэтому адсорбция под давлением выгодна, но если давление адсорбции слишком велико, то и требования к форме воздушного компрессора повышаются. Кроме того, требования к давлению адсорбции для двух процессов - атмосферной регенерации и вакуумной регенерации - также различны. С учетом различных факторов рекомендуется, чтобы давление адсорбции при атмосферной регенерации составляло 5-8 кг/см2 , а давление адсорбции при вакуумной регенерации - 3-5 кг/см2.
(6) Рабочая температура
Выбор более низкой температуры адсорбции способствует повышению эффективности работы углеродного молекулярного сита, поскольку оно является адсорбентом. Если позволяют условия, то в технологии генератора азота выгодно снижать температуру адсорбции.
