Princip čištění dusíku adsorpcí kolísáním tlaku na uhlíkovém molekulárním sítu

Kompletní proces adsorpce a separace se obvykle skládá z provozu adsorpčního a desorpčního cyklu. Kvůli různým technickým prostředkům k dosažení adsorpční a desorpční operace je proces rozdělen na adsorpci s kolísáním tlaku a adsorpci s kolísáním teploty. Adsorpce s kolísáním tlaku dokončuje pracovní cyklus adsorpce a desorpce úpravou provozního tlaku (adsorpce tlaku, dekompresní desorpce), zatímco adsorpce s kolísáním teploty dokončuje pracovní cyklus úpravou teploty (adsorpce chlazení, topení desorpce) k dokončení cyklu. Adsorpce kolísání tlaku se používá hlavně v procesu fyzické adsorpce a adsorpce kolísání teploty se používá hlavně v procesu chemické adsorpce.

Pressure swing adsorption of uhlíkové molekulární síto je použít vzduch jako surovinu a uhlíkové molekulární síto jako adsorbent k oddělení dusíku a kyslíku ve vzduchu adsorpcí tlakovým výkyvem, aby bylo dosaženo účelu čištění dusíku.

Adsorpce látky na adsorpčním (pevném) povrchu musí projít dvěma procesy: jedním je dosažení pevného povrchu molekulární difúzí, druhým adsorpce na pevném povrchu Van der Waals" síla nebo síla chemické vazby. Proto, aby se dosáhlo oddělení směsí adsorpcí, musí mít oddělené složky zjevné rozdíly v rychlosti molekulární difúze nebo kapacitě povrchové adsorpce.

Adsorpce a separace N₂a O₂in air by uhlíkové molekulární síto is based on the difference of diffusion rate between them. N₂a O₂jsou obě nepolární molekuly a jejich molekulární průměry jsou si velmi blízké (O.₂je 0.28 nm, N₂je 0.3 nm). Vzhledem k jejich podobným fyzikálním vlastnostem je mezi nimi a povrchem uhlíkového molekulárního síta malý rozdíl. Z hlediska termodynamiky (absorpční rovnováhy) tedy uhlíkové molekulární síto nemá selektivitu pro N₂a O₂adsorpce, takže je obtížné je oddělit.

However, from the kinetic point of view, because uhlíkové molekulární síto is a rate separation adsorbent, the diffusion speed of N₂a O₂v mikropórech uhlíkového molekulárního síta je zjevně odlišný. Například v 35 ℃, rychlost difúze O₂je 2.0 × 106 a rychlost O₂je 30krát rychlejší než u N₂. Proto když vzduch kontaktuje uhlíkové molekulární síto, O₂bude přednostně adsorbován na uhlíkovém molekulárním sítu a oddělen od vzduchu,so ten N₂ve vzduchu lze vyčistit. Protože proces adsorpční separace je proces s řízenou rychlostí, řízení doby adsorpce (tj. Řízení adsorpce--rychlost desorpčního cyklu) je velmi důležitá. Když jsou dávka adsorbentu, adsorpční tlak a rychlost proudění plynu fixní, lze vhodnou dobu adsorpce určit měřením křivky průniku adsorpční kolony.