我們知道,利用碳分子篩變壓吸附制氮是靠范德華力來分離氧氣和氮氣的,因此,分子篩的比表面積越大,孔徑分布越均勻,并且微孔或亞微孔數(shù)量越多,吸附量就越大;同時,如果孔徑能盡量小,范德華力場重疊,對低濃度物質(zhì)也有更好的分離作用。因此,在PSA制氮設(shè)備中,分子篩的性能直接關(guān)系到整套設(shè)備的產(chǎn)氣量及能耗,所以,選擇合適的吸附劑是重中之重。
碳分子篩制氮需要控制的條件
1、空氣壓縮純化過程
純原料空氣進(jìn)入碳分子篩吸附塔,是非常必要的,因為顆粒及有機(jī)氣氛進(jìn)入吸附塔會堵塞碳分子篩的微孔,并逐漸使碳分子篩的分離性能降低。
純化原料空氣的方法有:1使空壓機(jī)的進(jìn)氣口遠(yuǎn)離有灰塵、油霧、有機(jī)氣氛的場所;2通過冷干機(jī)、吸附劑凈化系統(tǒng)等,后經(jīng)處理后的原料空氣進(jìn)入碳分子篩吸附塔。
2、產(chǎn)品氮氣的濃度和產(chǎn)氣量
碳分子篩制取氮氣,其N2濃度和產(chǎn)氣量可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行任意調(diào)節(jié),在產(chǎn)氣時間及操作壓力確定時,調(diào)低產(chǎn)氣量,N2濃度將提高,反之,N2濃度則下降。用戶可根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)。
根據(jù)碳分子篩對氧和氮的吸擴(kuò)散速率不同,其吸附O2在短時間內(nèi)就達(dá)到平衡,此時,N2的吸附量很少,較短的產(chǎn)氣時間,可有效的提高碳分子篩的產(chǎn)氣率,但同時也增加了伐門的動作頻率,因此伐門的性能也很重要。一般選擇吸附時間為30~120秒。小型高純制氮機(jī)推薦使用短的產(chǎn)氣時間,大型低濃度推薦使用長的產(chǎn)氣時間。
碳分子篩在動力學(xué)效應(yīng)的同時,又具有平衡吸附效應(yīng),吸附質(zhì)分壓高,吸附容量也高,因此加壓吸附是有利的,但吸附壓力太高,對空壓機(jī)的選型要求也增高,另外常壓再生與真空再生兩個流程對吸附壓力要求也不同,綜合各項因素,建議常壓再生流程的吸附壓力選為5~8Kg/cm2為宜;真空再生流程的吸附壓力選擇為3~5Kg/cm2為宜。
PSA—N2精制裝置有混合器、催化反應(yīng)器、后冷卻器、旋風(fēng)分離器、過濾器、吸附式干燥器、氧分析儀、 流量計以及產(chǎn)品氮氣緩沖罐組成。流程簡圖。根據(jù)持續(xù)監(jiān)測出的實際氧含量,調(diào)節(jié)進(jìn)入原料氣中的配氫量。為了使過量氫達(dá)到小值,采用經(jīng)特殊設(shè)計的混合裝置和具有的氫氣控制系統(tǒng)?;旌蠚馊缓筮M(jìn)入一催化反應(yīng)器,在反應(yīng)器內(nèi)氫氣與氧氣發(fā)生放熱反應(yīng),轉(zhuǎn)化為水蒸氣。經(jīng)一后冷卻器可使大部分水蒸氣冷凝下來,并經(jīng)過水分離器除去冷凝水。隨后根據(jù)所需產(chǎn)品氣露點,由一冷干機(jī)或吸附式干燥器進(jìn)行干燥。冷干機(jī)可獲得常壓露點為-25℃的產(chǎn)品氣,露點低于-40℃時需使用吸附式干燥器。產(chǎn)品氣純度通過氧分儀連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)產(chǎn)品氣純度低于客戶要求時放空。整套系統(tǒng)全部通過自控操作,無需操作人員。
碳分子篩回收的注意事項
在回收碳分子篩的過程中,需要注意以下幾點:
安全環(huán)保:回收過程應(yīng)嚴(yán)格遵守安全環(huán)保規(guī)定,確保不對環(huán)境和人員造成危害。
技術(shù)選擇:應(yīng)根據(jù)廢舊碳分子篩的性能狀況和可回收價值,選擇合適的處理方法進(jìn)行再生或回收利用。
質(zhì)量控制:對回收處理后的廢舊碳分子篩進(jìn)行質(zhì)量控制,確保其性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。
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