Nos últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia de desenvolvimento e processo e a expansão contínua dos campos de aplicação de gás, especialmente a melhoria contínua dos requisitos de qualidade e quantidade de oxigênio, nitrogênio e nitrogênio, muitas empresas aumentaram seu investimento em pesquisa e aplicação de tecnologia, aumentando consideravelmente a proporção da produção de gás no mercado de gás e tornando-se outra poderosa tecnologia de separação de ar após a separação criogênica do ar. Embora a tecnologia de produção de oxigénio tenha uma história de muitos anos, ainda precisa de ser mais desenvolvida porque abriu um novo caminho no campo da produção de oxigénio e é única. Aproveitar as novas conquistas da ciência contemporânea de ponta, explorar o mecanismo do processo de separação por adsorção e projetar e otimizar cuidadosamente os parâmetros será a direção e o foco do desenvolvimento desta tecnologia.
Conceito de separação por adsorção
O processo de separação por adsorção consiste em duas etapas: adsorção e dessorção de fluido. Já em 1990,… apresentou o conceito de "adsorção", e a adsorção por oscilação de pressão pertence à adsorção física. A adsorção física é um fenômeno de superfície. Na região bifásica, o fluido e o sólido poroso são combinados entre si. Existe uma força intermolecular entre as duas fases, que faz com que as moléculas do fluido se acumulem e se concentrem na superfície do sólido poroso. Para fluidos multicomponentes, existem diferenças nas forças entre cada componente e o sólido poroso, portanto ocorre adsorção seletiva. Sob certas condições, os componentes adsorvidos na superfície da fase sólida deixam a interface e retornam à fase fluida. Este processo é o processo reverso de adsorção, denominado dessorção ou dessorção.
Através da adsorção e dessorção, são alcançadas a separação de componentes e a regeneração da fase sólida, realizando assim a separação e purificação de fluidos misturados. O material poroso da fase sólida é chamado de adsorvente e o fluido adsorvido é chamado de adsorvente. Quando o fluido é adsorvido, a distância entre as moléculas é reduzida, a energia cinética molecular é reduzida e o calor é liberado. Pelo contrário, durante a dessorção, a energia cinética molecular aumenta e a absorção de calor é necessária para remover as moléculas adsorvidas na superfície.
Princípio da produção de oxigênio por adsorção por oscilação de pressão
A separação por adsorção do gás misturado é completada por pressurização, e os componentes do gás adsorvido são dessorvidos sob condições de pressão reduzida para obter a separação entre os componentes do gás misturado e a regeneração do adsorvente. Isoterma de equilíbrio de adsorção de componentes fluidos, quando a temperatura é constante, a quantidade de adsorção do gás misturado no adsorvente aumenta com o aumento da pressão parcial do componente;
Supondo que a temperatura no recipiente de adsorção permaneça constante durante a adsorção e dessorção, ao alterar a pressão parcial do componente fluido, a quantidade de adsorção do fluido no adsorvente de fase sólida mudará ao longo da isoterma de adsorção, o ponto de trabalho está entre os pontos , e a diferença entre as quantidades de adsorção dos dois pontos é a quantidade de separação de componentes do ciclo de adsorção com oscilação de pressão isotérmica. No entanto, no processo real de separação por adsorção com oscilação de pressão, o processo de adsorção libera calor e o processo de dessorção absorve calor. A temperatura do leito de adsorção mudará, afetando a ocorrência do processo de adsorção. À medida que a adsorção prossegue, o processo real de adsorção com oscilação de pressão prosseguirá entre os dois pontos e a quantidade real de separação do componente de adsorção com oscilação de pressão.
Aumentar a diferença na quantidade de adsorção dos componentes do gás no adsorvente durante os processos de adsorção e dessorção ajudará a melhorar o efeito de separação. Além de ter uma grande diferença na seletividade para cada componente, o adsorvente selecionado também deve ter uma mudança significativa na inclinação da isoterma de adsorção, e a mudança de pressão deve ser aumentada tanto quanto possível para aumentar o valor de mudança da adsorção do componente quantia. A produção de oxigênio usa ar como gás bruto e peneiras moleculares de zeólita como adsorventes de fase sólida. O mecanismo de separação pertence ao tipo de separação de equilíbrio, ou seja, a diferença na força intermolecular entre as moléculas de nitrogênio e oxigênio no ar nos poros da peneira molecular é totalmente utilizada para alcançar a produção de oxigênio na separação do ar.
O momento dipolar da molécula de nitrogênio é , o momento dipolar da molécula de oxigênio é , e a polarizabilidade do nitrogênio é maior, então a interação entre nitrogênio e cátions e superfícies polares no zeólito é mais forte do que entre nitrogênio e oxigênio. Portanto, as peneiras moleculares de zeólita podem adsorver seletivamente o nitrogênio. Ao utilizar a propriedade das peneiras moleculares de zeólita de adsorver preferencialmente o nitrogênio em pressões médias e baixas, o objetivo de separar o nitrogênio e o oxigênio no ar é alcançado através do tratamento de aumento de pressão e, em seguida, a pressão é reduzida para dessorver o nitrogênio adsorvido na fase sólida. peneiras moleculares, para que as peneiras moleculares de fase sólida possam ser recicladas.
