Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan teknologi pengembangan dan proses serta perluasan terus-menerus bidang aplikasi gas, terutama peningkatan terus-menerus terhadap kebutuhan kualitas dan kuantitas oksigen, nitrogen, dan nitrogen, banyak perusahaan telah meningkatkan investasi mereka dalam penelitian dan penerapan teknologi, sangat meningkatkan proporsi produksi gas di pasar gas, dan menjadi teknologi pemisahan udara yang kuat setelah pemisahan udara kriogenik. Meskipun teknologi produksi oksigen memiliki sejarah bertahun-tahun, namun masih perlu dikembangkan lebih lanjut karena telah membuka jalur baru di bidang produksi oksigen dan unik. Memanfaatkan pencapaian baru ilmu pengetahuan mutakhir kontemporer, mengeksplorasi mekanisme proses pemisahan adsorpsi, serta merancang dan mengoptimalkan parameter secara cermat akan menjadi arah dan fokus pengembangan teknologi ini.
Konsep pemisahan adsorpsi
Proses pemisahan adsorpsi terdiri dari dua langkah: adsorpsi dan desorpsi cairan. Pada awal tahun 1990, … mengemukakan konsep "adsorpsi", dan adsorpsi ayunan tekanan termasuk dalam adsorpsi fisik. Adsorpsi fisik adalah fenomena permukaan. Di daerah dua fase, fluida dan padatan berpori digabungkan satu sama lain. Terdapat gaya antarmolekul antara kedua fasa tersebut, yang menyebabkan molekul fluida menumpuk dan terkonsentrasi pada permukaan padatan berpori. Untuk fluida multikomponen, terdapat perbedaan gaya antara masing-masing komponen dengan padatan berpori, sehingga terjadi adsorpsi selektif. Dalam kondisi tertentu, komponen yang teradsorpsi pada permukaan fase padat meninggalkan antarmuka dan kembali ke fase fluida. Proses ini merupakan kebalikan dari proses adsorpsi yang disebut dengan desorpsi atau desorpsi.
Melalui adsorpsi dan desorpsi, pemisahan komponen dan regenerasi fase padat tercapai, sehingga mewujudkan pemisahan dan pemurnian cairan campuran. Bahan berpori fase padat disebut adsorben, dan cairan yang teradsorpsi disebut adsorben. Ketika fluida diadsorpsi, jarak antar molekul berkurang, energi kinetik molekul berkurang, dan panas dilepaskan. Sebaliknya, selama desorpsi, energi kinetik molekul meningkat, dan penyerapan panas diperlukan untuk menghilangkan molekul teradsorpsi yang teradsorpsi pada permukaan.
Prinsip produksi oksigen dengan adsorpsi ayunan tekanan
Pemisahan adsorpsi gas campuran diselesaikan dengan tekanan, dan komponen gas yang teradsorpsi didesorpsi pada kondisi tekanan rendah untuk mencapai pemisahan antara komponen gas campuran dan regenerasi adsorben. Isoterm kesetimbangan adsorpsi komponen fluida, ketika suhu konstan, jumlah adsorpsi gas campuran pada adsorben meningkat dengan meningkatnya tekanan parsial komponen;
Dengan asumsi suhu dalam wadah adsorpsi tetap konstan selama adsorpsi dan desorpsi, dengan mengubah tekanan parsial komponen fluida, maka jumlah adsorpsi fluida pada adsorben fasa padat akan berubah sepanjang isoterm adsorpsi, titik kerjanya berada di antara titik-titik tersebut. , dan perbedaan antara jumlah adsorpsi kedua titik adalah jumlah pemisahan komponen dari siklus adsorpsi ayunan tekanan isotermal. Namun pada proses pemisahan adsorpsi ayunan tekanan sebenarnya, proses adsorpsi melepaskan panas, dan proses desorpsi menyerap panas. Suhu lapisan adsorpsi akan berubah sehingga mempengaruhi terjadinya proses adsorpsi. Ketika adsorpsi berlangsung, proses adsorpsi ayunan tekanan aktual akan berlangsung antara dua titik dan jumlah pemisahan komponen adsorpsi ayunan tekanan aktual.
Meningkatkan perbedaan jumlah adsorpsi komponen gas pada adsorben selama proses adsorpsi dan desorpsi akan membantu meningkatkan efek pemisahan. Selain memiliki perbedaan selektivitas yang besar untuk setiap komponen, adsorben yang dipilih juga harus memiliki perubahan kemiringan isoterm adsorpsi yang signifikan, dan perubahan tekanan harus ditingkatkan sebanyak mungkin untuk meningkatkan nilai perubahan komponen adsorpsi. jumlah. Produksi oksigen menggunakan udara sebagai gas mentah dan saringan molekuler zeolit sebagai adsorben fase padat. Mekanisme pemisahan termasuk dalam jenis pemisahan kesetimbangan, yaitu perbedaan gaya antarmolekul antara molekul nitrogen dan oksigen di udara dalam pori-pori saringan molekuler dimanfaatkan sepenuhnya untuk mencapai produksi oksigen pemisahan udara.
Momen dipol molekul nitrogen adalah , momen dipol molekul oksigen adalah , dan kemampuan polarisasi nitrogen lebih besar, sehingga interaksi antara nitrogen dan kation serta permukaan polar pada zeolit lebih kuat dibandingkan interaksi antara nitrogen dan oksigen. Oleh karena itu, saringan molekuler zeolit dapat menyerap nitrogen secara selektif. Dengan memanfaatkan sifat saringan molekuler zeolit yang secara istimewa menyerap nitrogen pada tekanan sedang dan rendah, tujuan pemisahan nitrogen dan oksigen di udara dicapai melalui perlakuan peningkatan tekanan, dan kemudian tekanan dikurangi untuk menyerap nitrogen yang teradsorpsi dalam fase padat. saringan molekuler, sehingga saringan molekuler fase padat dapat didaur ulang.
