Процесс адсорбции и десорбции углеродного молекулярного сита

I. Процесс адсорбции: «Захват кислорода» под давлением

Адсорбция — это стадия, на которой углеродные молекулярные сита «Улавливание» примесных газов и обогащение азотом происходит за счет давления как основной движущей силы. В промышленных приложениях обычно используется двухбашенный режим чередования для обеспечения непрерывного производства газа, а однобашенный процесс адсорбции можно разделить на три этапа:

1. Предварительная обработка сырья: очистка воздуха от «сырья».

Воздух — это не чистое вещество; он содержит примеси, такие как масло, вода и пыль, которые могут закупоривать микропоры углеродных молекулярных сит и сокращать срок их службы. Поэтому сжатый воздух сначала проходит через систему предварительной обработки — маслоотделитель для удаления масляных пятен, осушитель для удаления влаги и фильтр для улавливания пыли — в результате чего получается чистый и сухой сжатый воздух с давлением 6-8 бар, готовый к адсорбции.

2. Селективная адсорбция: точное «фильтрование» кислорода и азота.

После попадания в адсорбционную башню чистый сжатый воздух под давлением позволяет мелким молекулам, таким как кислород, углекислый газ и остаточный водяной пар, быстро диффундировать в микропоры углеродного молекулярного сита и прочно адсорбироваться на стенках пор. В отличие от них, молекулы азота, из-за низкой скорости диффузии и слабого взаимодействия с микропорами, практически не адсорбируются. Они поднимаются вверх вдоль слоя адсорбента и, наконец, выводятся из верхней части башни в виде продукта — азота чистотой 99,9%-99,999%, который собирается и хранится.

3. Насыщение адсорбции: «критическое состояние» перед переключением.

В процессе адсорбции микропоры углеродного молекулярного сита постепенно заполняются примесями, такими как молекулы кислорода, и адсорбционная способность достигает насыщения. Этот процесс обычно занимает всего около 1 минуты. В это время давление внутри башни поддерживается на уровне адсорбционного давления, и система автоматически подает команду на переключение для подготовки к следующему этапу десорбции и регенерации.

II. Процесс десорбции: «Ритуал регенерации» после снижения давления.

Десорбция (также известная как десорбция) — ключевой этап для углеродных молекулярных сит, позволяющий высвободить адсорбированные примеси и восстановить адсорбционную способность. Основная идея заключается в «нарушении адсорбционного равновесия путем снижения давления». Аналогично, на примере одной башни процесс десорбции разделен на четыре этапа для обеспечения полной регенерации:

1. Выравнивание и снижение давления: переходный этап в процессе рециркуляции энергии.

В конце процесса десорбции башня, насыщенная адсорбционным раствором, прекращает подачу воздуха и на короткое время (примерно на 10-30 секунд) соединяется с другой башней с более низким давлением для выравнивания давления. Этот шаг не только быстро снижает давление в насыщенной башне, но и позволяет частично восстановить энергию давления для повышения давления в другой башне, обеспечивая баланс между эффективностью и энергосбережением.

2. Десорбция и отвод: «канал высвобождения» примесей.

После выравнивания давления насыщенная башня соединяется с атмосферой через выпускной клапан, и давление резко падает почти до атмосферного. В этот момент нарушается адсорбционное равновесие внутри микропор углеродного молекулярного сита, и ранее адсорбированные примеси, такие как кислород, диоксид углерода и водяной пар, десорбируются со стенок пор и выводятся из башни с потоком воздуха (выхлопной газ состоит в основном из кислорода и может быть выведен непосредственно наружу).

3. Улучшение промывки: «ключевой шаг» для глубокой очистки.

Для тщательного удаления остаточных примесей в башне и во избежание влияния на последующий эффект адсорбции, система вводит 5–15% азота в качестве продукта для обратной промывки адсорбционной башни. Азот высокой чистоты может вытеснить остаточные кислородсодержащие отходящие газы из башни и дополнительно активировать адсорбционную активность углеродного молекулярного сита.

4. Подготовка к повышению давления: подготовка к следующему циклу

После промывки давление в десорбированной башне повышается до давления адсорбции путем повторного выравнивания давления или подачи дополнительного сжатого воздуха, завершая весь процесс регенерации. Затем она ожидает переключения на другую башню и переходит в следующий цикл адсорбции.

Если у вас есть какие-либо вопросы или вас что-то заинтересовало, добро пожаловать к нам! www.carbon-cms.com.