Принцип генерации азота с помощью углеродных молекулярных сит: основной технический анализ процесса разделения воздуха методом аддитивного сжигания.

1. Основные понятия: Что такое углеродное молекулярное сито (УМС)?

Углеродное молекулярное сито (УМС) — это пористый углеродный адсорбционный материал, являющийся основным расходным материалом для генераторов азота, работающих по технологии адсорбции под давлением (PSA). Оно характеризуется равномерно распределенными наноразмерными микропорами, точно контролируемыми в диапазоне 0,28–0,30 нм — точно посередине между кинетическими диаметрами молекул кислорода (0,28 нм) и азота (0,30 нм), что обеспечивает точную физическую основу для разделения воздуха.

2. Основной принцип кинетического адсорбционного разделения

Производство азота на основе CMS основано на различиях в скоростях диффузии молекул, а не на физическом просеивании. После очистки сжатый воздух поступает в адсорбционную башню, заполненную CMS. Молекулы кислорода, будучи меньше по размеру, диффундируют быстрее и быстро адсорбируются в микропорах. Молекулы азота, немного большие и движущиеся медленнее, проходят через слой в течение заданного цикла, обеспечивая получение азота высокой чистоты. Этот процесс зависит от разницы во времени диффузии, что определяет его как кинетическое разделение. После насыщения микропор кислородом система снижает давление для десорбции и удаления захваченного кислорода, позволяя CMS автоматически регенерироваться — без нагрева или химических реагентов — для длительной циклической работы.

3. Полный технологический процесс генерации азота методом адсорбции с изменением давления (PSA).

Углеродное молекулярное сито не может работать автономно. Для обеспечения непрерывной подачи азота за счет попеременной адсорбции под давлением и декомпрессионной десорбции необходимо использовать двухбашенную систему адсорбции под давлением. Полный процесс генерации азота разделен на четыре ключевых этапа.

3.1 Система предварительной обработки воздуха (предварительная очистка)

Воздушный компрессор сжимает атмосферный воздух до 0,6-0,8 МПа. Затем сжатый воздух проходит через охлаждаемые осушители и трехступенчатые прецизионные фильтры для полного удаления пыли, жидкой воды и масляных загрязнений. Влага и масло представляют собой главную угрозу для углеродных молекулярных сит, вызывая необратимую закупорку микропор, необратимо ухудшая адсорбционные свойства и значительно сокращая срок службы углеродных молекулярных сит. Поэтому для стандартных генераторов азота PSA необходима полная система предварительной фильтрации.

3.2 Адсорбция под давлением (основная стадия производства азота)

Очищенный сухой сжатый воздух поступает в адсорбционную башню, заполненную CMS. Под высоким давлением молекулы кислорода быстро адсорбируются в микропорах, в то время как молекулы азота проходят через башню напрямую. Высокочистый азот с чистотой от 95% до 99,999% может быть получен за десятки секунд.

3.3 Выравнивание давления (энергосберегающий и защитный процесс)

После достижения насыщения кислородом одной адсорбционной башни система автоматически переключается и выравнивает давление между двумя башнями. Остаточное давление внутри башни рециркулируется для снижения энергопотребления при последующем повышении давления. При этом данный процесс предотвращает резкие колебания давления, препятствуя измельчению частиц углеродных молекулярных сит, что эффективно продлевает срок службы углеродных молекулярных сит.

3.4 Декомпрессионная десорбция (регенерация молекулярных сит)

Насыщенная адсорбционная башня быстро разгерметизируется до атмосферного давления. Кислород и другие примеси, захваченные в микропорах, полностью десорбируются и удаляются. Микропоры CMS возвращаются в свободное состояние, завершая автоматическую регенерацию. В течение всего процесса регенерации не требуется никаких дополнительных нагревательных устройств или замены расходных материалов.

4. Сравнение производительности: технология генерации азота PSA CMS по сравнению с другими технологиями производства азота.

Учитывая общую экономическую эффективность, гибкие возможности запуска и остановки, а также простоту технического обслуживания, система генерации азота PSA CMS стала предпочтительным решением для более чем 90% средних и малых промышленных проектов по обеспечению азотом по всему миру.

5. Влияние качества CMS на производительность генератора азота

Более 70% общей производительности генераторов азота PSA зависит от качества углеродных молекулярных сит. Существует огромная разница в производительности между недорогими, низкокачественными углеродными молекулярными ситами и промышленными высокоточными углеродными молекулярными ситами:

• Низкокачественное углеродное молекулярное ситоНеравномерное распределение микропор, низкая устойчивость к сжатию и низкая способность к адсорбции кислорода. Это приведет к снижению чистоты азота, недостаточному выходу газа и увеличению энергопотребления, что потребует полной замены в течение 1-2 лет;
• Наше высокоточное углеродное молекулярное ситоОтличается равномерным распределением микропор, высокой механической прочностью, большой адсорбционной способностью по кислороду и превосходной масло- и влагостойкостью. Совместим с генераторами азота PSA всех серий, наш CMS имеет срок службы 6-8 лет в стандартных условиях эксплуатации. Стабильное долговременное производство газа эффективно снижает энергопотребление и ежедневные затраты на техническое обслуживание для конечных пользователей.

6. Наш ассортимент продукции: Комплексные поставки полного спектра адсорбентов для разделения воздуха.

Обладая более чем 10-летним профессиональным опытом в индустрии адсорбционных материалов для разделения воздуха, наша компания специализируется на исследованиях и разработках, производстве и продаже молекулярных сит и сопутствующих расходных материалов для разделения воздуха. Наша основная продукция включает в себя:

• Полноценная серия промышленных установок генерации азота CMS (CMS 220/240/260/280)
• Молекулярное сито на основе лития и цеолита для генераторов кислорода методом PSA.
• Осушители на основе активированного оксида алюминия и силикагеля для систем сушки воздуха
• Изготовление наполнителей для воздухоразделительных башен по индивидуальному заказу и комплексные решения по разделению воздуха.

Мы поддерживаем пробные заказы, оптовую продажу больших партий продукции и производство с заданным размером пор. Предоставляются бесплатные технические услуги, включая консультации по выбору молекулярных сит и помощь в вводе в эксплуатацию генераторов азота. Мы помогаем производителям азотного оборудования и конечным промышленным потребителям повышать эффективность производства газа и снижать общие затраты на его поставку.

7. Часто задаваемые вопросы

•      В: Требуется ли регулярная замена углеродного молекулярного сита?
• A: При стандартных условиях эксплуатации частая замена не требуется. При исправно работающих системах предварительной очистки наше углеродное молекулярное сито может стабильно служить более 6 лет. Требуется лишь регулярный осмотр воздушных компрессоров и прецизионных фильтров.    

• В: Можно ли свободно регулировать чистоту азота?
• A: Да. Чистоту азота можно гибко регулировать от 95% до 99,999% путем изменения времени адсорбции и рабочего давления, что позволяет удовлетворить потребности в азоте в пищевой упаковке, электронной сварке, химической промышленности и других областях.

• В: Повлияет ли низкая температура окружающей среды на эффективность генерации азота?
• А: Наша система подачи азота PSA стабильно работает в диапазоне 0-45°C.℃Для работы на открытом воздухе при низких температурах в холодных регионах подобранные теплоизоляционные компоненты могут обеспечить стабильное непрерывное производство газа.