Lors de la séparation industrielle de mélanges gazeux pouvant absorber du gaz, l'opération d'adsorption présente des avantages significatifs. Actuellement, grâce au développement de la technologie d'adsorption et à l'apparition de nouveaux adsorbants, le processus d'adsorption est utilisé dans les unités de séparation cryogénique de l'air et dans l'air d'adsorption modulée à la pression atmosphérique pour produire de l'oxygène et de l'azote. Dans la séparation cryogénique de l'air, les adsorbeurs à tamis moléculaire sont utilisés dans les systèmes de purification de l'air, de sorte que le dioxyde de carbone dans l'air est inférieur à 1 ppm, et l'eau est inférieure à 5 ppm. L'utilisation de tamis moléculaires pour produire de l'oxygène et de l'azote à partir de l'air par adsorption modulée en pression à température ambiante est également devenue un autre dispositif de séparation de l'air.
Selon la taille de l'unité de séparation cryogénique de l'air, celle-ci peut être divisée en adsorbeur à flux radial vertical et adsorbeur à flux radial horizontal.
1. Schéma d'un adsorbeur à tamis moléculaire à flux radial horizontal :
L'adsorbant du tamis moléculaire horizontal est chargé par les trous d'homme supérieurs aux deux extrémités, la couche inférieure est de l'alumine pour éliminer l'humidité de l'air, et la couche supérieure est un tamis moléculaire pour éliminer le dioxyde de carbone, l'acétylène et d'autres hydrocarbures, et le milieu est séparé par une cloison. Le tuyau de sortie d'air du tamis moléculaire est équipé d'un distributeur de gaz et d'une cartouche de filtre à poussière, et le tuyau d'entrée d'air est équipé d'un déflecteur de distribution uniforme du gaz.
Avantages : technologie mature, structure et conception de processus simples, maintenance aisée.
Inconvénients : grande surface au sol, grande résistance au travail, débit lent, répartition inégale de l'air, consommation d'énergie élevée.
2. Schéma de l'adsorbeur à tamis moléculaire à écoulement radial vertical :
L'adsorbeur vertical est composé d'une enveloppe extérieure, d'une grille à trois couches et d'un tube central. L'alumine activée est installée dans la couche intermédiaire entre la grille extérieure et la grille centrale, et le tamis moléculaire est installé dans la couche intermédiaire entre la grille centrale et la grille intérieure. Le poids de l'ensemble de l'alumine et des tamis moléculaires est supporté par une grille à trois couches suspendue à la tête supérieure. La partie supérieure du cylindre est équipée d'un tube de chargement pour remplir l'alumine et les tamis moléculaires.
Lorsque le purificateur fonctionne, l'air entre par le bas, traverse d'abord la couche d'alumine pour éliminer l'humidité de l'air, puis la couche de tamis moléculaire pour éliminer le dioxyde de carbone, l'acétylène et d'autres hydrocarbures, avant d'être évacué par le haut du conteneur à travers le filtre.
Lorsque le purificateur est régénéré, l'azote pollué provenant de la boîte froide entre par le haut du conteneur et est évacué par le bas, dans la direction opposée à celle de l'adsorption. Le cylindre central ne fonctionne pas seulement comme un filtre, mais la structure spéciale au centre peut garantir que l'air d'aller ou l'air de retour régénéré a la même vitesse de gaz dans chaque section, de sorte que la vitesse d'adsorption et la capacité d'adsorption de chaque partie du lit d'adsorption le long de la direction axiale sont uniformes. Le temps de saturation de l'adsorption est le même.
Avantages : distribution uniforme de l'air, faible encombrement, faible résistance, débit rapide et faible consommation d'énergie.
Inconvénients : structure complexe, conception de processus compliquée, coût de fabrication élevé et entretien difficile.
En raison des performances d'adsorption du tamis moléculaire 13X, l'adsorption de l'eau et du dioxyde de carbone dans l'air peut être de longue durée, son adsorption appartient au type de séparation équilibrée.
Les tamis moléculaires de la série JLPM de Jalon sont principalement utilisés pour le séchage cryogénique des gaz industriels généraux. Le système de purification de l'unité de séparation d'air élimine H2O et CO2, ainsi que la désulfuration du gaz naturel et d'autres hydrocarbures (élimination du H2S et des mercaptans) et le CO2.
Il convient de mentionner que North Copper Co. LTD, Yuanqu Smelter overhaul air separation unit using high efficiency molecular sieve, activated alumina projects use Jianlong JLPM fifth-generation cryogenic air separation molecular sieve. Le tamis moléculaire de l'équipement a été remplacé le 12 avril 2020 et mis en service le 26 avril. Du 5 au 8 mai après 72 heures de fonctionnement à pleine charge, le CO2 à la sortie de l'adsorbeur à tamis moléculaire est stable à 0,2-0,3ppm, ce qui répond aux exigences du client en matière de CO2 ≤1ppm. Le cycle d'adsorption est prolongé de 4 à 8 heures, de sorte que le nombre de régénérations de l'adsorbeur à tamis moléculaire est réduit de 6 à 3, ce qui non seulement prolonge la durée de vie des vannes de l'équipement et du tamis moléculaire, mais réduit également la charge électrique et a un effet d'économie d'énergie significatif.
Le tamis moléculaire haute performance de cinquième génération Jalon JLPM est un tamis moléculaire à cristaux X adapté aux dispositifs de pré-purification de l'air. Il peut non seulement adsorber efficacement le CO2 et la vapeur d'eau, mais il possède également de bonnes caractéristiques dynamiques et physiques. Dans des conditions de traitement standard, le JLPM fonctionne généralement en synergie avec l'alumine et possède une capacité d'adsorption très élevée pour la vapeur d'eau et le CO2. Au lieu du tamis moléculaire 13X, le cycle d'adsorption peut être doublé après un remplissage optimisé.
Par ailleurs, le tamis moléculaire haute performance de cinquième génération JLPM apportera de multiples avantages aux concepteurs et aux exploitants d'installations de séparation de l'air. Pour la conception de nouvelles unités de séparation de l'air, l'application du tamis moléculaire JLPM peut réduire la zone de séparation de l'air, réduisant ainsi l'investissement dans l'équipement et les coûts d'exploitation ; pour la transformation de l'ancien équipement, le remplacement du tamis moléculaire JLPM peut réduire la consommation d'énergie et prolonger la durée de vie de l'équipement.