Süsiniku molekulaarsõel

1. osakeste läbimõõt: 1,0–1,3 mm

2. Mahutihedus: 640–680 kg/m³

3. Adsorptsiooniperiood: 2x60S

4. survetugevus: ≥70N/tk

Otstarve: Süsinikmolekulaarsõel on uus adsorbent, mis töötati välja 1970. aastatel. See on suurepärane mittepolaarne süsinikmaterjal. Süsinikmolekulaarsõelu (CMS) kasutatakse õhu rikastatud lämmastiku eraldamiseks toatemperatuuril madalrõhu lämmastikuprotsessis. See on traditsioonilise sügavkülma kõrgsurve lämmastikuprotsessiga võrreldes väiksemate investeerimiskulude, suure lämmastiku tootmise kiiruse ja madalate lämmastikukuludega. Seetõttu on see masinaehitustööstuse eelistatud rõhu kõikumisega adsorptsiooni (PSA) õhu eraldamise lämmastikurikas adsorbent. Seda lämmastikku kasutatakse laialdaselt keemiatööstuses, nafta- ja gaasitööstuses, elektroonikatööstuses, toiduainetööstuses, söetööstuses, farmaatsiatööstuses, kaablitööstuses, metallide kuumtöötluses, transpordis ja ladustamises ning muudes valdkondades.

Tööpõhimõte: Süsinikmolekulaarsõel kasutab sõelumisomadusi hapniku ja lämmastiku eraldamiseks. Molekulaarsõelal adsorptsiooni käigus toimivad suured ja mesopoorsed lisandigaasid kanali rollis, kus adsorbeeritud molekulid transporditakse mikro- ja submikropooridesse. Mikro- ja submikropoorid moodustavadki tegeliku adsorptsioonimahu. Nagu eelmisel joonisel näidatud, sisaldab süsinikmolekulaarsõel suurt hulka mikropoore, mis võimaldavad väikese kineetilise suurusega molekulidel kiiresti pooridesse difundeeruda, piirates samal ajal suure läbimõõduga molekulide sisenemist. Erineva suurusega gaasimolekulide suhtelise difusioonikiiruse erinevuse tõttu saab gaasisegu komponente tõhusalt eraldada. Seetõttu peaks mikropooride jaotus süsinikmolekulaarsõelas olema vahemikus 0,28 nm kuni 0,38 nm vastavalt molekuli suurusele. Mikropooride suuruste vahemikus saab hapnik kiiresti pooridesse difundeeruda läbi pooride ava, kuid lämmastikul on raske pooride avast läbi pääseda, mis tagab hapniku ja lämmastiku eraldamise. Mikropooride pooride suurus on süsinikmolekulaarsõela hapniku ja lämmastiku eraldamise alus. Kui pooride suurus on liiga suur, pääsevad hapnik ja lämmastik molekulaarsõela mikropooridesse kergesti ja ei saa seetõttu eraldamist teostada. Liiga väikese pooride korral ei saa hapnik ja lämmastik mikropooridesse siseneda ja seega ei saa need eraldamist teostada.

Süsinikmolekulaarsõela õhu eraldamise lämmastikuseade: seadet tuntakse üldiselt lämmastikumasina nime all. Tehnoloogiline protsess on rõhu kõikumise adsorptsioonimeetod (lühidalt PSA meetod) normaaltemperatuuril. Rõhu kõikumise adsorptsioon on adsorptsiooni ja eraldamise protsess ilma soojusallikata. Süsinikmolekulaarsõela adsorptsioonivõime adsorbeeritud komponentidele (peamiselt hapnikumolekulidele) adsorbeeritakse ülaltoodud põhimõtte kohaselt rõhu all hoidmise ja gaasi tootmise ajal ning desorptsioon rõhu alandamise ja väljalaske ajal, et regenereerida süsinikmolekulaarsõela. Samal ajal läbib gaasifaasis rikastatud lämmastik kihti, et saada tootegaasiks, ja iga etapp on tsükliline toiming. PSA protsessi tsükliline toimimine hõlmab: rõhu laadimist ja gaasi tootmist; ühtlast rõhku; rõhu alandamist ja väljalaskmist; seejärel rõhu all hoidmist ja gaasi tootmist; mitmeid tööetappe, mis moodustavad tsüklilise tööprotsessi. Vastavalt protsessi erinevatele regenereerimismeetoditele saab selle jagada vaakumregeneratsiooniprotsessiks ja atmosfääri regeneratsiooniprotsessiks. PSA lämmastiku valmistamise masina seadmed võivad vastavalt kasutajate vajadustele hõlmata õhu kokkusurumise puhastussüsteemi, rõhu kõikumise adsorptsioonisüsteemi, klapiprogrammi juhtimissüsteemi (vaakumregeneratsiooniks on vaja ka vaakumpumpa) ja lämmastikuvarustussüsteemi.