Son yıllarda, geliştirme ve proses teknolojisinin gelişmesi ve gaz uygulama alanlarının sürekli genişlemesi, özellikle oksijen, nitrojen ve nitrojen için kalite ve miktar gereksinimlerinin sürekli iyileştirilmesiyle birlikte, birçok şirket teknoloji araştırma ve uygulamasına yatırımlarını artırdı. Gaz pazarındaki gaz üretiminin oranını büyük ölçüde artırmak ve kriyojenik hava ayrıştırmasından sonra başka bir güçlü hava ayırma teknolojisi haline gelmek. Oksijen üretim teknolojisi uzun yıllara dayanan bir geçmişe sahip olmasına rağmen, oksijen üretimi alanında yeni bir yol açmış olması ve benzersiz olması nedeniyle hala daha geliştirilmesi gerekmektedir. Çağdaş en ileri bilimin yeni başarılarından yararlanmak, adsorpsiyon ayırma prosesinin mekanizmasını keşfetmek ve parametreleri dikkatli bir şekilde tasarlamak ve optimize etmek, bu teknolojinin gelişiminin yönü ve odak noktası olacaktır.
Adsorpsiyon ayrımı kavramı
Adsorpsiyon ayırma işlemi iki adımdan oluşur: sıvının adsorpsiyonu ve desorpsiyonu. 1990 gibi erken bir tarihte, "adsorpsiyon" kavramını ortaya attık ve basınç salınımlı adsorpsiyon, fiziksel adsorpsiyona aittir. Fiziksel adsorpsiyon bir yüzey olgusudur. İki fazlı bölgede akışkan ve gözenekli katı birbiriyle birleşir. İki faz arasında, sıvı moleküllerinin gözenekli katının yüzeyinde birikmesine ve yoğunlaşmasına neden olan moleküller arası bir kuvvet vardır. Çok bileşenli akışkanlar için, her bileşen ile gözenekli katı arasındaki kuvvetlerde farklılıklar vardır, dolayısıyla seçici adsorpsiyon meydana gelir. Belirli koşullar altında katı faz yüzeyine adsorbe edilen bileşenler ara yüzeyi terk ederek akışkan faza geri döner. Bu işlem, desorpsiyon veya desorpsiyon adı verilen adsorpsiyonun ters işlemidir.
Adsorpsiyon ve desorpsiyon yoluyla bileşen ayrımı ve katı faz rejenerasyonu elde edilir, böylece karışık sıvıların ayrılması ve saflaştırılması sağlanır. Katı fazdaki gözenekli malzemeye adsorban, adsorbe edilen sıvıya ise adsorban adı verilir. Sıvı adsorbe edildiğinde moleküller arasındaki mesafe azalır, moleküler kinetik enerji azalır ve ısı açığa çıkar. Aksine, desorpsiyon sırasında moleküler kinetik enerji artar ve yüzeyde adsorbe edilen adsorbe edilmiş moleküllerin uzaklaştırılması için ısı emilimi gerekir.
Basınç salınımlı adsorpsiyonla oksijen üretimi prensibi
Karışık gazın adsorpsiyonla ayrılması, basınçlandırmayla tamamlanır ve adsorbe edilmiş gaz bileşenleri, karışık gazın bileşenleri arasında ayırmayı ve adsorbanın yenilenmesini sağlamak için azaltılmış basınç koşulları altında desorbe edilir. Akışkan bileşen adsorpsiyon denge izotermi, sıcaklık sabit olduğunda, bileşenin kısmi basıncının artmasıyla karışık gazın adsorban üzerindeki adsorpsiyon miktarı artar;
Adsorpsiyon kabındaki sıcaklığın adsorpsiyon ve desorpsiyon sırasında sabit kaldığı varsayılırsa, akışkan bileşeninin kısmi basıncı değiştirilerek, katı fazdaki adsorban üzerindeki akışkanın adsorpsiyon miktarı adsorpsiyon izotermi boyunca değişecektir, çalışma noktası noktalar arasındadır. ve iki noktanın adsorpsiyon miktarları arasındaki fark, izotermal basınç salınımlı adsorpsiyon döngüsünün bileşen ayırma miktarıdır. Bununla birlikte, gerçek basınç salınımlı adsorpsiyonlu ayırma işleminde, adsorpsiyon işlemi ısıyı serbest bırakır ve desorpsiyon işlemi ısıyı emer. Adsorpsiyon yatağının sıcaklığı, adsorpsiyon prosesinin oluşumunu etkileyecek şekilde değişecektir. Adsorpsiyon ilerledikçe, gerçek basınç salınımlı adsorpsiyon işlemi, iki nokta ile gerçek basınç salınımlı adsorpsiyon bileşeni ayırma miktarı arasında ilerleyecektir.
Adsorpsiyon ve desorpsiyon işlemleri sırasında adsorban üzerindeki gaz bileşenlerinin adsorpsiyon miktarları arasındaki farkın arttırılması, ayırma etkisinin iyileştirilmesine yardımcı olacaktır. Seçilen adsorbanın her bir bileşen için seçicilik açısından büyük bir farklılığa sahip olmasının yanı sıra, adsorpsiyon izoterminin eğiminde de önemli bir değişiklik olması ve bileşen adsorpsiyonunun değişim değerini arttırmak için basınç değişiminin mümkün olduğu kadar arttırılması gerekir. miktar. Oksijen üretiminde ham gaz olarak hava ve katı faz adsorbanları olarak zeolit moleküler elekler kullanılır. Ayırma mekanizması denge ayırma tipine aittir, yani moleküler elek gözeneklerindeki havadaki nitrojen ve oksijen molekülleri arasındaki moleküller arası kuvvetteki fark, hava ayırma oksijen üretiminin elde edilmesi için tamamen kullanılır.
Nitrojen molekülünün dipol momenti, oksijen molekülünün dipol momenti ve nitrojenin polarize edilebilirliği daha büyük olduğundan, nitrojen ile katyonlar arasındaki etkileşim ve zeolitteki polar yüzeyler, nitrojen ve oksijen arasındaki etkileşimden daha güçlüdür. Bu nedenle zeolit moleküler elekler nitrojeni seçici olarak adsorbe edebilir. Zeolit moleküler eleklerin tercihen orta ve düşük basınçlarda nitrojeni adsorbe etme özelliğinden yararlanılarak, havadaki nitrojen ve oksijeni ayırma amacına basınç artışı işlemi yoluyla ulaşılır ve daha sonra katı fazda adsorbe edilen nitrojeni desorbe etmek için basınç düşürülür. katı faz moleküler eleklerin geri dönüştürülebilmesi için moleküler elekler.
