Принцип на пречистване на азота чрез адсорбция с промяна на налягането върху въглеродно молекулно сито

Пълният процес на адсорбция и разделяне обикновено се състои от цикъл на адсорбция и десорбция. Поради различните инженерни средства за постигане на адсорбция и десорбция, процесът е разделен на адсорбция с колебания под налягане и адсорбция на температурни люлки. Адсорбцията с люлеещо се налягане завършва работния цикъл на адсорбция и десорбция чрез регулиране на работното налягане (адсорбция под налягане, декомпресионна десорбция), докато адсорбцията с люлееща се температура завършва работния цикъл чрез регулиране на температурата (адсорбция на охлаждане, отопление dесорбция) за завършване на цикъла. Адсорбцията с люлеещо се налягане се използва главно в процеса на физическа адсорбция, а адсорбцията с люлееща се температура се използва главно в химичния адсорбционен процес.

Pressure swing adsorption of въглеродно молекулно сито е да се използва въздух като суровина и въглеродно молекулно сито като адсорбент за разделяне на азота и кислорода във въздуха чрез адсорбция с променлива налягане, за да се постигне целта за пречистване на азота.

Адсорбцията на веществото върху адсорбираща (твърда) повърхност трябва да премине през два процеса: единият е да се достигне твърдата повърхност чрез молекулярна дифузия, а другият да се адсорбира върху твърдата повърхност чрез Vан дер Ваалс" сила или сила на химическо свързване. Следователно, за да се постигне разделяне на смесите чрез адсорбция, отделените компоненти трябва да имат очевидни разлики в скоростта на молекулна дифузия или повърхностната адсорбционна способност.

Адсорбцията и отделянето на N₂и О₂in air by въглеродно молекулно сито is based on the difference of diffusion rate between them. N₂и О₂са и двете неполярни молекули и техните молекулни диаметри са много близки (O₂е 0.28 nm, N₂е 0.3 nm). Поради сходните им физични свойства, има малка разлика между тях и повърхността на молекулното сито на въглерода. Следователно, от гледна точка на термодинамиката (абсорбционно равновесие), въглеродното молекулно сито няма селективност за N₂и О₂адсорбция, така че е трудно да се разделят.

However, from the kinetic point of view, because въглеродно молекулно сито is a rate separation adsorbent, the diffusion speed of N₂и О₂в микропорите на въглеродното молекулно сито очевидно е различно. Например на 35 ℃, скоростта на дифузия на O₂е 2.0 × 106 и скоростта на O₂е 30 пъти по-бърз от този на N₂. Следователно, когато въздухът се свърже с молекулно сито с въглерод, O₂ще бъде адсорбирано за предпочитане върху молекулно сито и ще бъде отделено от въздуха,so че N₂във въздуха може да се пречисти. Тъй като процесът на разделяне на адсорбцията е процес с контролирана скорост, контролът на времето на адсорбция (т.е. контролът на адсорбцията--скорост на десорбционен цикъл) е много важна. Когато дозата на адсорбента, адсорбционното налягане и дебитът на газа са фиксирани, подходящото време на адсорбция може да бъде определено чрез измерване на кривата на пробив на адсорбционната колона.