Основные компоненты углеродного молекулярного сита и принципы получения азота
Углеродные молекулярные сита - это новый тип адсорбента, разработанный в 1970-х годах. Это превосходный неполярный углеродный материал. Углеродное молекулярное сито для производства азота используется для разделения воздуха и обогащения азота. Криогенный процесс получения азота под высоким давлением обладает такими преимуществами, как низкие инвестиционные затраты, высокая скорость производства азота и низкая стоимость азота. Поэтому в настоящее время он является наиболее предпочтительным адсорбентом для разделения воздуха в машиностроении. Этот азот используется в химической, нефтегазовой, электронной, пищевой, угольной, фармацевтической, кабельной, термической обработке металлов, на транспорте. Широкое применение находят также хранение и другие аспекты.
В 1950-х годах, с приливом промышленной революции, применение углеродных материалов становилось все более широким. Среди них применение активированного угля было самым быстрым расширением применения углеродных молекулярных сит для генераторов азота, начиная с первоначальной фильтрации примесей и заканчивая разделением различных групп. В то же время с развитием технологий возможности человечества по обработке материалов становятся все сильнее и сильнее. В этом случае появились углеродные молекулярные сита.
Ⅰ. Основные компоненты углеродного молекулярного сита
Основным компонентом углеродного молекулярного сита является элементарный углерод, а внешний вид представляет собой черное столбчатое твердое вещество. Поскольку оно содержит большое количество микропор диаметром 4 ангстрема, микропоры обладают сильным мгновенным сродством к молекулам кислорода и могут быть использованы для разделения кислорода и азота в воздухе. Устройство качающейся адсорбции под давлением (PSA) используется в промышленности для получения азота. Углеродное молекулярное сито обладает большой производительностью по азоту, высокой степенью извлечения азота и длительным сроком службы. Оно подходит для различных типов азотных генераторов PSA и является первым выбором для азотных генераторов PSA. Углеродное молекулярное сито для разделения воздуха при производстве азота широко используется в нефтехимии, термообработке металлов, производстве электроники, консервировании продуктов питания и других отраслях промышленности.
Ⅱ. Принципы получения азота с помощью углеродных молекулярных сит
Продукт представляет собой углеродный адсорбент - пористое вещество, состоящее из углерода, модель структуры пор которого представляет собой беспорядочно сложенную углеродную структуру. Углеродное молекулярное сито является неколичественным соединением, и его важные свойства основаны на его микропористой структуре. Его способность разделять воздух зависит от разной скорости диффузии в микропорах углеродного сита различных газов, содержащихся в воздухе, или от разных адсорбционных сил, или от того, что эти два эффекта действуют одновременно. В равновесных условиях адсорбционная способность углеродного сита для азота и кислорода достаточно близка, однако скорость диффузии молекул кислорода через узкие щели микропор углеродного сита значительно выше, чем скорость диффузии молекул азота. На этом основана эффективность разделения воздуха углеродными молекулярными ситами для получения азота, во времени удаленного от равновесных условий, благодаря чему молекулы азота могут обогащаться в газовой фазе.
