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氮气塔具有些什么功能
来源: 点击数:3747次 更新时间:2018/10/20 10:07:48

      近年来,氮气的制造大多以空气之类的氮/氧混合气体为原料,使用可选择性吸附氧气的吸附剂及压力变化吸附法(PSA)来产制高纯度的氮气。上述的活性碳分子筛(CMS)顾名思义即为具有分子筛功能的活性碳,其与一般活性碳相较下平均孔径较小,且孔径分布较窄。由于活性碳分子筛的孔径与吸附物的分子直径相当接近,所以在某些特定吸附剂/吸附物的组合下吸附物的吸附速率会比较低。举例来说,在由空气之类的氮/氧混合气体中分离出富含氮气体时,所使用的吸附剂较佳是能利用氮及氧分子直径的差异,而对氮气的吸附速率远小于氧气,如此才能有效分离出氮气及氧气。
  
       在压力变化吸附法(PSA)中,气体原料先加压至适当压力,再导入充填有吸附剂的吸附塔中以进行吸附操作,此时容易吸附的成分会先被吸附,而难以吸附的成分则被收集为产品。在吸附操作进行一定时间后,吸附剂中易吸附成分的吸附量即会达到饱合,此时即进行再生操作。此再生操作停止供应吸附操作的气体原料至充填有吸附剂的吸附塔中,并令吸附塔开放与大气相通,如此吸附塔中的压力即会下降,致使吸附于其中的易吸附成分脱附,让吸附塔能进行下一次的吸附操作。由此可见,如果使用一个以上的吸附塔,并每隔一定时间(周期性地)交替进行上述的吸附操作及再生操作,即可连续地产制出氮气。

       一般而言,PSA型氮气制造装置(即利用压力变化吸附(PSA)过程中氮气及氧气吸附速率的差异以产制氮气的装置)依序重复进行加压操作、吸附操作、降压操作,以及再生操作以产制氮气,其中吸附剂对氮气的吸附速率远小于对氧气的吸附速率。此种PSA氮气制造装置一般会采用双吸附塔的设计,其在一吸附塔的吸附操作及降压操作的切换期间,也就是另一吸附塔的再生操作及加压操作的切换期间,可令双塔内的气体交换,谓之双塔间的均压操作。

       至今,许多公知技术都针对吸附剂及PSA程序这两方面进行改良,以提高PSA氮气制造装置的效能。吸附剂与PSA氮气制造装置性能的相关性揭露其加热分解碳氢化合物以释出碳元素,并使其沉积至焦碳(coke)的孔洞中,再使用所得的焦碳分子筛进行PSA氮气产制程序。该专利案揭露的特征为“在焦碳分子筛用量为1m3时,气体原料的导入流通速率为每秒0.01~0.04Nm3”。

       再者,用于PSA氮气制造装置的活性碳分子筛的制造方法。为能在PSA程序中有效地分离氮气及氧气,吸附剂所需具备的条件为其氧气平衡吸附量较佳在5ml/g以上,且选择性较佳在20~23以上。其中,选择性的定义为在25℃及一大气压下,令使用前真空保存的吸附剂分别吸附同重量的氮气及氧气,其氮气吸附时间与氧气吸附时间的比值,其中吸附氧气的时间定为5秒。然而,该案并未提及所制成的活性碳分子筛对氧气或氮气的吸附速率为何。
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