При промышленном разделении газовых смесей, способных поглощать газ, операция адсорбции имеет значительные преимущества. В настоящее время, благодаря развитию адсорбционных технологий и появлению новых адсорбентов, процесс адсорбции используется в установках криогенного разделения воздуха и качающейся адсорбции воздуха при атмосферном давлении для получения кислорода и производства Применение азотного оборудования стало обычным выбором. При криогенном разделении воздуха адсорберы на основе молекулярных сит используются в системах очистки воздуха, благодаря чему содержание углекислого газа в воздухе составляет менее 1 ppm, а воды - менее 5 ppm. Процесс использования молекулярных сит для получения кислорода и азота из воздуха методом адсорбции под давлением при комнатной температуре также стал еще одним устройством для разделения воздуха.
В зависимости от размера криогенной воздухоразделительной установки ее можно разделить на адсорбер с вертикальным радиальным потоком и адсорбер с горизонтальным радиальным потоком.
1. Схема горизонтального радиального проточного молекулярно-ситового адсорбера:
Адсорбент горизонтального молекулярного сита загружается через верхние люки с обоих концов, нижний слой - глинозем для удаления влаги из воздуха, верхний слой - молекулярное сито для удаления углекислого газа, ацетилена и других углеводородов, а середина отделена перегородкой. Воздуховыпускная труба с молекулярным ситом оснащена газораспределителем и картриджем пылевого фильтра, а воздухозаборная труба оснащена перегородкой для равномерного распределения газа.
Преимущества: зрелая технология, простая структура и технологический дизайн, простота обслуживания.
Недостатки: большая площадь, большое рабочее сопротивление, низкая скорость потока, неравномерное распределение воздуха, высокое энергопотребление.
2. Схема вертикального радиального проточного молекулярно-ситового адсорбера:
Вертикальный адсорбер состоит из внешней оболочки, трехслойной решетки и центральной трубки. Активированный глинозем установлен в прослойке между внешней и средней решетками, а молекулярное сито - в прослойке между средней и внутренней решетками. Вес всех глиноземов и молекулярных сит поддерживается трехслойной решеткой, подвешенной на верхней головке. Верхняя часть цилиндра оснащена загрузочной трубкой для заполнения глиноземом и молекулярными ситами.
При работе очистителя воздух поступает снизу, сначала проходит через слой глинозема для удаления влаги, затем проходит через слой молекулярного сита для удаления углекислого газа, ацетилена и других углеводородов, и выводится через фильтр в верхней части контейнера.
Когда очиститель регенерируется, загрязненный азот из холодильной камеры поступает в верхнюю часть контейнера и выводится из нижней, в направлении, противоположном адсорбции. Центральный цилиндр не только выполняет функцию фильтра, но и благодаря специальной структуре в центре может обеспечить одинаковую скорость движения воздуха в каждой секции, чтобы скорость адсорбции и адсорбционная емкость каждой части адсорбционного слоя в осевом направлении были одинаковыми. Время насыщения адсорбента одинаково.
Преимущества: равномерное распределение воздуха, малая площадь, небольшое сопротивление, высокая скорость потока и низкое потребление энергии.
Недостатки: сложная конструкция, сложный технологический процесс, высокая стоимость производства и сложное обслуживание.
Благодаря адсорбционным характеристикам молекулярного сита 13X, может быть длительный период адсорбции воды и углекислого газа в воздухе, его адсорбция относится к типу балансового разделения.
Молекулярные сита Jalon серии JLPM в основном используются для криогенной осушки общепромышленных газов. Система очистки в блоке разделения воздуха удаляет H2O и CO2, а также природный газ и другие углеводороды, подвергающиеся сероочистке (удаление H2S и меркаптанов) и CO2.
Стоит отметить, что компания North Copper Co. LTD, Yuanqu Smelter капитальный ремонт воздухоразделительной установки с использованием высокоэффективного молекулярного сита, в проектах по производству активированного глинозема используется молекулярное сито пятого поколения Jianlong JLPM для криогенного разделения воздуха. Молекулярное сито оборудования было заменено 12 апреля 2020 года, а 26 апреля оно было введено в эксплуатацию. С 5 по 8 мая после 72 часов работы с полной нагрузкой CO2 на выходе из адсорбера молекулярного сита стабильно составляет 0,2-0,3ppm, что соответствует требованиям заказчика по CO2 ≤1ppm. Цикл адсорбции увеличен с 4 часов до 8 часов, таким образом, количество регенераций адсорбера молекулярного сита сокращено с 6 до 3, что не только продлевает срок службы клапанов оборудования и молекулярного сита, но и снижает нагрузку на электросеть, а также имеет значительный эффект энергосбережения.
Высокоэффективное молекулярное сито Jalon пятого поколения JLPM - это Х-кристаллическое молекулярное сито, подходящее для устройств предварительной очистки воздуха. Оно не только эффективно адсорбирует CO2 и водяной пар, но и обладает хорошими динамическими характеристиками и физическими свойствами. В стандартных условиях процесса JLPM обычно работает синергетически с глиноземом и имеет очень высокую адсорбционную способность для водяного пара и CO2. Вместо молекулярного сита 13X, цикл адсорбции может быть удвоен после оптимизированного заполнения.
В остальном, высокоэффективное молекулярное сито пятого поколения JLPM принесет множество преимуществ разработчикам воздухоразделительных установок и операторам воздухоразделительных систем. При проектировании новых воздухоразделительных установок применение JLPM может уменьшить площадь разделения воздуха, тем самым снизив инвестиции в оборудование и эксплуатационные расходы; при переоборудовании старого оборудования замена молекулярного сита JLPM может снизить энергопотребление и продлить срок службы оборудования.