Einfluss des molekularen Siebs im PSA-Stickstoffgenerator
Die Produktion des Kohlenstoff-Molekularsiebs PSA-Stickstoffgenerators basiert auf Van-der-Waals-Kraft, um Sauerstoff und Stickstoff zu trennen. Daher gilt: Je größer die spezifische Oberfläche des Molekülsiebs, desto gleichmäßiger ist die Porengrößenverteilung, und je größer die Anzahl der Mikroporen oder Submikroporen, desto größer ist die Adsorptionskapazität; Wenn die Porengröße so klein wie möglich sein kann, überlappt sich das Van-der-Waals-Kraftfeld und hat einen besseren Trenneffekt auf Substanzen mit niedriger Konzentration. Das molekulare Kohlenstoffsieb ist eine nicht-quantitative Verbindung, und seine wichtigen Eigenschaften basieren auf seiner mikroporösen Struktur. Seine Fähigkeit, Luft zu trennen, hängt von den unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten verschiedener Gase in der Luft in den Poren des molekularen Kohlenstoffsiebs ab, oder von unterschiedlichen Adsorptionskräften, oder beide Effekte wirken gleichzeitig. Unter Gleichgewichtsbedingungen ist die Adsorptionskapazität des Kohlenstoffmolekularsiebs für Sauerstoff und Stickstoff recht ähnlich, aber die Diffusionsrate der Sauerstoffmoleküle durch die engen Lücken des mikroporösen Systems des Kohlenstoffmoleküls ist deutlich schneller als die der Stickstoffmoleküle. Die Produktion der Stickstofftrennung in der Kohlenstoff-Molekülsieb basiert auf dieser Leistung; bevor die Gleichgewichtsbedingungen erreicht sind, wird der Stickstoff durch das PSA-Verfahren von der Luft getrennt.
Was ist ein molekulares Sieb mit Kohlenstoff?
Das Molekular-Sieb mit Kohlenstoff ist eine neue Art von Adsorben, die in den 1970er Jahren entwickelt wurde. Es handelt sich um ein ausgezeichnetes, unpolares, kohlenstoffbasiertes Cellulosematerial. Kohlenstoffmolekulare Siebe (CMS) werden zur Trennung und Anreicherung von Luft verwendet. Stickstoff verwendet ein Normaltemperatur- und Niederdruck-Stickstoffproduktionsverfahren, das die Vorteile geringerer Investitionskosten, einer schnelleren Stickstoffproduktion und geringerer Stickstoffkosten als das traditionelle kryogene Hochdruck-Stickstoffproduktionsverfahren bietet. Daher ist es derzeit das bevorzugte stickstoffreiche Adsorptium (PSA) für die Lufttrennung in der Ingenieurindustrie. Dieser Stickstoff wird in der chemischen Industrie, der Öl- und Gasindustrie, der Elektronikindustrie, der Lebensmittelindustrie, der Kohleindustrie, der Pharmaindustrie, der Kabelindustrie und der Metallindustrie verwendet. Er wird weit verbreitet in der Wärmebehandlung, dem Transport und der Speicherung eingesetzt. F&E-Hintergrund In den 1950er Jahren, mit dem Ausbruch der industriellen Revolution, wurde die Anwendung von Kohlenstoffmaterialien immer umfangreicher. Dazu gehörte das Anwendungsgebiet der Aktivkohle das PSA-Molekular-Sieb für die Stickstoffproduktion. Die Ausdehnung erfolgt am schnellsten, von der anfänglichen Filtration der Verunreinigungen bis zur Trennung verschiedener Komponenten. Gleichzeitig ist mit dem technologischen Fortschritt die Fähigkeit der Menschheit, Materialien zu verarbeiten, immer stärker geworden. In diesem Fall sind Kohlenstoffmolekularsiebe entstanden. Hauptbestandteile des molekularen Kohlenstoffsiebs Der Hauptbestandteil des molekularen Kohlenstoffssiebs ist elementarer Kohlenstoff, dessen Aussehen ein schwarzer säulenförmiger Feststoff ist. Da sie eine große Anzahl von Mikroporen mit einem Durchmesser von 4 Ångström enthält, haben die Mikroporen eine starke sofortige Affinität zu Sauerstoffmolekülen und können zur Trennung von Sauerstoff und Stickstoff in der Luft verwendet werden. Das Druck-Swing-Adsorptionsgerät (PSA) wird in der Industrie zur Stickstoffproduktion eingesetzt. Ein molekulares Kohlenstoffsieb hat eine hohe Stickstoffproduktionskapazität, eine hohe Stickstoffrückgewinnungsrate und eine lange Lebensdauer. Er eignet sich für verschiedene Arten von PSA-Stickstoffgeneratoren und ist die erste Wahl für PSA-Stickstoffgeneratoren. Die Produktion von Stickstoffdioxid mit molekularem Sieb wurde weit verbreitet in petrochemischen, Metallwärmebehandlungen, Elektronikherstellung, Lebensmittelkonservierung und anderen Industrien eingesetzt. Arbeitsprinzip Das molekulare Sieb von Kohlenstoff nutzt die Eigenschaften des Siebens, um den Zweck der Trennung von Sauerstoff und Stickstoff zu erreichen. Wenn das molekulare Sieb Verunreinigungsgas adsorbiert, übernehmen die Makroporen und Mesopore lediglich die Rolle der Kanäle, indem sie die adsorbierten Moleküle zu den Mikroporen und Submikroporen transportieren, und die Mikroporen und Submikroporen sind das eigentliche Adsorptionsvolumen. Wie in der vorherigen Abbildung gezeigt, enthält das molekulare Sieb des Kohlenstoffs eine große Anzahl von Mikroporen. Diese Mikroporen ermöglichen es Molekülen mit geringer dynamischer Größe, schnell in die Poren einzudiffundieren, während sie das Eindringen von Molekülen mit großem Durchmesser einschränken. Aufgrund des Unterschieds in der relativen Diffusionsrate von Gasmolekülen unterschiedlicher Größe können die Komponenten des Gasgemisches effektiv getrennt werden. Daher sollte bei der Herstellung von Kohlenstoffmolekularsieben je nach Molekülgröße die Verteilung der Mikroporen im Kohlenstoffmolekularsieb 0,28 bis 0,38 nm betragen. Im Größenbereich der Mikroporen kann Sauerstoff schnell durch die Poren der Mikroporen in die Poren diffundieren, aber es ist schwierig, dass Stickstoff durch die Poren der Mikroporen gelangt, wodurch eine Trennung von Sauerstoff und Stickstoff erreicht wird. Die Porengröße des molekularen Kohlenstoffsiebs bildet die Grundlage für die Trennung von Sauerstoff und Stickstoff. Wenn die Porengröße zu groß ist, können Sauerstoff- und Stickstoffsiebe leicht in die Poren eindringen und sich nicht trennen; und wenn die Porengröße zu klein ist, können weder Sauerstoff noch Stickstoff eintreten. In den Mikroporen gibt es keinen Trennungseffekt.
Der Unterschied zwischen 3a-, 4a- und 5a-Molekülsiebungen
Der Unterschied zwischen 3a-, 4a- und 5a-Molekülsiebungen liegt hauptsächlich an unterschiedlichen Verwendungszwecken, wie dem Unterschied in der Volumendichte und Druckfestigkeit. Viele Menschen, die es nicht verstehen, denken, dass der Unterschied zwischen diesen verschiedenen molekularen Sieben im Durchmesser liegt. Tatsächlich ist das falsch. Vergleichen wir die Unterschiede und Ähnlichkeiten dieser drei Molekülsieb. 3A Molekülsieb Die Volumendichte beträgt 680 kg/m³ und die Druckfestigkeit (N)≧80/P. Wird hauptsächlich zur Trocknung von Erdölcrackergas, Olefin, Gastrainingsfeldern, Ölfeldausrüstung und industriellen Trocknern für die chemische Industrie, Medizin, Hohlspiritus usw. verwendet. 4A-Molekülsieb Die Volumendichte beträgt 680 kg/m³ und die Druckfestigkeit (N)≧80/P. Wird hauptsächlich für das Trocknen von Erdgas und verschiedenen chemischen Gasen und Flüssigkeiten, Kältemitteln, Arzneimitteln, elektronischen Materialien und abnormalen Substanzen verwendet. 5A Molekülsieb Die Bulkdichte beträgt 680 kg/m³, die Druckfestigkeit (N)≧80/P. Wird hauptsächlich für Erdgastrocknung, Entschwefelung, Kohlendioxidentfernung, Stickstoff- und Wasserstofftrennung, Erzeugung von Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff, Erdölentwachung usw. verwendet. Das Molekulare Sieb hat 3A/4A/5A/10X/13X und andere Modelle, wobei jedes Modell Durchmesser von 0,4-0,8 mm, 1-2 mm, 1,6-2,5 mm, 2-4 mm, 3-5 mm und 4-6 mm hat. Molekulare Siebung.
Einführung des molekularen Siebmaterials
Im Kontext der Kohlenstoffneutralität haben molekulare Siebe, ein neues Material für Adsorption und Katalyse, allmählich Aufmerksamkeit erregt. Vor einigen Tagen versammelten sich auf dem 7. Forum des Molecular Sieve Technology and Application Summit von Jianlong Micronano mehr als 200 Gäste, darunter die China Plant Industry Association und Leiter bekannter inländischer Gasausrüstungsunternehmen, um über die Anwendung von Molekularsiebungen in den Bereichen Energie, Chemie und Umwelt zu diskutieren. Molekulare Siebadsorbener filtern Kohlendioxid, Stickstoff und andere Komponenten in der Luft durch physikalische Adsorption ab, um den Zweck der Reinigung des Zielgases zu erreichen. Da das molekulare Sieb die Vorteile einer hohen Adsorptionskapazität, einer hohen Selektivität und hoher Temperaturbeständigkeit besitzt, wurde es in vielen Bereichen wie der Petrochemie, der Kohlechemie, Lufttrennung und -reinigung, Umweltmanagement und so weiter weit verbreitet eingesetzt. Derzeit gibt es vier Hauptwege für praktikable CO2-neutrale Technologien: Energiewandlung, CO2-Abscheidung und -nutzung, kohlenstoffarmes Leben und Pflanzenkohlenstoffsenke. Liu Yingshu, Direktor des Instituts für Gastrenntechnik der Universität für Wissenschaft und Technologie Peking und Direktor des Group Standards Committee der China Gas Association, stellte auf dem Forum vor, dass die oben genannten technischen Wege in der Anwendung von Molekülsiebungen gefunden werden können. Im Hinblick auf die Kohlenstoffabscheidung und -nutzung werden Molekular-Sieb-Adsorbente und Katalysatoren verwendet, um Kohlendioxid zu sammeln und zu speichern, um so die industrielle Reduktion und Nutzung von Kohlenstoffemissionen zu erreichen; Im Hinblick auf die Pflanzentransformation werden Zeolith-Wasserspeicher- und Reparaturmittel verwendet, um Wasser für die Bodenbefeuchtung und -reparatur zu fixieren und so Wüsten zu erreichen. Stabile Wasseraufforstung, salzhaltig-alkalische Landwiederherstellung usw. Daten zeigen, dass Stahlwerke im ganzen Land jährlich insgesamt 130.000 Tonnen Molekülsieb für die Sauerstoffproduktion benötigen. Darüber hinaus können Molekularsiebe im Bereich der Wasserstoffproduktion nicht nur zur Rückgewinnung und Reinigung von Wasserstoff in verschiedenen industriellen wasserstoffhaltigen Endgasen eingesetzt werden, sondern auch zur Reduzierung der Umweltverschmutzung durch Abgasemissionen oder direkte Verbrennung von Abgasen beitragen. Neben den oben genannten Bereichen spielen Molekularsiebe auch eine wichtige Rolle bei der Nutzung der Kernenergie. Laut Liu Zhihui, Direktor des Zentrums für Nuklear- und Strahlensicherheit im Ministerium für Ökologie und Umwelt Chinas, haben Molekulare Siebe als anorganischer Ionenaustauscher die Vorteile hoher Strahlungsbeständigkeit sowie mechanischer, thermischer und ionisierender Stabilität. Molekulare Siebe wurden bei der Behandlung radioaktiven Abwassers beim Nuklearunfall im Kernkraftwerk Fukushima in Japan eingesetzt, und es wurden gute Ergebnisse erzielt. Es wird prognostiziert, dass mit dem kontinuierlichen Wachstum der Öl- und Gasindustrie in Schwellenländern die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des globalen Molekular-Siebmarktes von 2020 bis 2025 bei 5,65 % liegen wird und im Jahr 2025 4,39 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Auf dieser Unterteilungsstrecke gibt es bereits einige börsennotierte Unternehmen mit beträchtlicher Stärke. Molekulare Siebmaterial
Eigenschaften des tragbaren Stickstoffgenerators
Es gibt kryogene Stickstoffproduktion, bei der niedrige Temperaturen die gesamte Luft flüssig wird, und dann die unterschiedlichen Siedepunkte verschiedener Gasbestandteile im Erhitzungsprozess trennen. Die Eigenschaften sind: relativ großflächig, relativ hohe Reinheit und große Fläche. Lange Startzeit; Die Stickstoffproduktion bei Raumtemperatur ist der Einsatz von Adsorbenten, um Sauerstoff und Stickstoff in der Luft zu trennen. Das Merkmal ist, dass er einen bestimmten Druck benötigt, der eine kleine Fläche einnimmt, eine schnelle Startgeschwindigkeit hat, klein im Maßstab ist und eine relativ geringe Reinheit aufweist. Tragbarer Stickstoffgenerator
Methode zur Entfernung von Schwefelwasserstoff
Dazu gehören die Eisenhydroxidmethode, die Aktivkohlemethode, die Claus-Methode und die Zinkoxidmethode. (1) Eisenhydroxid: Eisenspäne und Nassholzspäne gründlich mischen, 0,5 % Calciumoxid hinzufügen, um einen Schwefelentschwefeler mit einer Luftfeuchtigkeit von 30–40 % herzustellen. Das Schwefelwasserstoff reagiert mit dem zu entfernenden Entschwefelungsmittel, und das regenerierte Eisenhydroxid kann kontinuierlich verwendet werden. Die Antwort lautet wie folgt: 2Fe(OH)3 3H2S─→Fe2S3 6H2O 2Fe2S3 6H2O 3O2─→4Fe(OH)3 6S Diese Methode hat eine hohe Entschwefelungseffizienz und eignet sich zur Reinigung von Gasen mit niedrigem Schwefelwasserstoffgehalt. Die Ausrüstung nimmt jedoch eine große Fläche ein. Ersatz durch Nassverfahren oder in Kombination mit der Nassmethode zur Tiefenentschwefelung. (2) Aktivkohlemethode: Aktivkohle wird zur Aufnahme von Schwefelwasserstoff verwendet, und Sauerstoff wird in Monomerschwefel und Wasser umgewandelt. Der Schwefel wird mit Aminsulfid abgespült, und der Aktivkohle kann kontinuierlich verwendet werden. Diese Methode ist für gashaltigen Teer nicht geeignet. (3) Claus-Verfahren: Zunächst wird ein Drittel des Schwefelwasserstoffs in Schwefeldioxid umgewandelt, dann wird es im Reformer mit dem verbleibenden Schwefelwasserstoff reagiert, um direkt hochwertigen geschmolzenen Schwefel aus der Gasphase zu erzeugen. (4) Zinkoxid-Methode: Granulares Zinkoxid reagiert mit Schwefelwasserstoff und bildet Zinksulfid und Wasser. Wird hauptsächlich zur Reinigung von Abgasen mit niedrigem Schwefelwasserstoffgehalt verwendet. Diese Methode ist effizienter, aber nicht wirtschaftlich Schwefelwasserstoff entfernen